第三章 水體污染與污染源

第三章水體污染與污染源第一頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1水體污染的概念

人類直接或間接地把物質(zhì)或能量引入河流、湖泊、水庫、海岸與水域，因而污染水體和底泥，使其物理化學(xué)性質(zhì)、生物組成及底泥情況惡化，降低了水體的使用價(jià)值稱為水體污染?！浴吨袊蟀倏迫珪喘h(huán)境科學(xué)〉》第二頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2污染源分類

3.2.1分類

凡排出或釋放的污染物能引起水污染的來源和場所稱為水體污染源。污染源可按下述原則分

類：

(1)按污染物的成因。可將污染源分為自然污染源和人為污染源。

(2)按排放污染物的性質(zhì)?？煞殖晌锢砦廴驹?如熱能、放射性物質(zhì)等)，化學(xué)污染源和生物污染源(如細(xì)菌病毒、寄生蟲等)。第三頁，共四十二頁，2022年，8月28日

(3)按產(chǎn)生污染物的行業(yè)性質(zhì)?？煞殖晒I(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、生活污水污染源和交通運(yùn)輸污染源等。

(4)按污染源的時(shí)空分布特征。可分為連續(xù)排放源、間接排放源和瞬時(shí)排放源等，以及點(diǎn)污染源和非點(diǎn)污染源。

此外，還可以根據(jù)污染源是否移動(dòng)，分為固定污染源和移動(dòng)污染源；按受納水體類型分為

降水、地表水和地下水的污染源等。

第四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2.2非點(diǎn)污染源

沒有確定空間位置的污染源稱為非點(diǎn)污染源(面源)。它們分散、范圍大，難于監(jiān)測和控制，

又不能用排放標(biāo)準(zhǔn)來衡量。

在水污染中，點(diǎn)與非點(diǎn)污染源污染的差別有：①非點(diǎn)污染源的數(shù)量隨時(shí)間變化可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級，而點(diǎn)源的變化很小；②非點(diǎn)污染源在暴雨或暴雨后對水質(zhì)的影響最大，而點(diǎn)源卻在水體流量較小時(shí)影響大；③一般說來，最經(jīng)濟(jì)、最有效的控制非點(diǎn)污染源的方法是良好的土地經(jīng)營管理技術(shù)，未開發(fā)地區(qū)的自然保護(hù)，以及控制城市的建筑群等。第五頁，共四十二頁，2022年，8月28日隨著對點(diǎn)污染源的控制和治理，非點(diǎn)污染的污染問題將日益突出。如美國非點(diǎn)污染源造成的水質(zhì)問題占全部水質(zhì)問題的一半以上，每年排入江河的泥沙一半來自農(nóng)田，還有80%氮和90%的磷是隨土壤進(jìn)入水體的。因此，在考慮水體污染源時(shí)，非點(diǎn)污染源是一個(gè)不容忽視的問題。第六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3污染源的調(diào)查與評價(jià)

3.3.1調(diào)查

為準(zhǔn)確地掌握污染源排放的廢、污水量及其中所含污染物的特性，找出其時(shí)空變化規(guī)律，需

要對污染源進(jìn)行調(diào)查。污染源調(diào)查的內(nèi)容包括：污染源所在地周圍環(huán)境狀況；單位生產(chǎn)、生活活動(dòng)與污染源排污量的關(guān)系；污染治理情況；廢、污水量及其所含污染物量；排放方式與去向；納污水體的水文水質(zhì)狀況及其功能；污染危害及今后發(fā)展趨勢等。

污染源調(diào)查可以采用調(diào)查表格普查、現(xiàn)場調(diào)查、經(jīng)驗(yàn)估算和物料衡算等方法。第七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2污染源評價(jià)

污染源評價(jià)是將調(diào)查所得到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定各行業(yè)、各地區(qū)或各流域中的主要污染物和主要污染源。評價(jià)過程的實(shí)質(zhì)，就是將污染源調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”處理，將其轉(zhuǎn)換成相互可比較的量，據(jù)此確定污染源和污染物的相對重要性。第八頁，共四十二頁，2022年，8月28日

3.3.2.1排污量法

簡單地統(tǒng)計(jì)各污染源的排污量，而后，以最大排污量居首，由大到小，依次排列。

評價(jià)中所用的排污量，可以使用廢水量，也可以使用污染物總量。

采用這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是簡便。當(dāng)采用廢水量為排污量指標(biāo)時(shí)，其缺點(diǎn)是未考慮廢水中污

染物的濃度，因?yàn)?，即使同量的廢水，其中所含污染物量也許相差極大。選用污染物量作為排污量指標(biāo)時(shí)便可克服這一缺點(diǎn)。然而，這一方法仍不能克服不同濃度或量的污染物所引起污染毒害的程度。

盡管排污量法簡單、粗糙，但正由于其簡單易行，至今仍然在不少場合下襲用。第九頁，共四十二頁，2022年，8月28日

3.3.2.1污徑比法此法基于比較污染源所排放的廢、污水流量與納污水體徑流量之比。優(yōu)點(diǎn)是考慮了納污水體流量大小不同這一特點(diǎn)。排污量相同的污染源，在排入流量大的水體的重要性顯然要小于流量小的納污水體。弱點(diǎn)：其一，只考慮了納污水體的流量，而未考慮納污水體的本底水質(zhì)。較大污染源排入十分清潔的水體與較小污染源排入已污染水體的情況無法區(qū)別；其二，未考慮廢、污水的濃度及污染物質(zhì)類別不同而引起環(huán)境效應(yīng)的差異。第十頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2.3超標(biāo)法

在環(huán)境管理中，往往要求對污染源實(shí)行限期治理，使其達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，以保證環(huán)境質(zhì)

量。為此，常常根據(jù)污染源是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)與統(tǒng)計(jì)。

在這一方法中，常使用工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)來度量廢水是否超標(biāo)。其所

排污物中有一項(xiàng)超標(biāo)即列為超標(biāo)排放污染源，超標(biāo)排放污染源占調(diào)查區(qū)域中污染源的總數(shù)便是污染源超標(biāo)排放率。

由于制定廢水排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，已考慮了污染物的毒性，所以這一方法已含有其對環(huán)境污染的危

害程度。第十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2.4等標(biāo)污染負(fù)荷與等標(biāo)污染負(fù)荷比

(1)等標(biāo)污染負(fù)荷是以污染物排放標(biāo)準(zhǔn)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對各種污染物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，求出各種污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷，并通過求和得到某個(gè)污染源(工廠)、某個(gè)地區(qū)和全區(qū)域的等標(biāo)污染負(fù)荷。

①某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷(Pi)定義為：

Pi=Ci/Coi*Qi

式中：Pi為某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷(t/d或t/a)；Ci為某污染物的實(shí)測濃度(mg/L)；Coi為某污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)；Qi為含某污染物廢水排放量(t/d或t/a)。第十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日②各污染物的綜合等標(biāo)污染負(fù)荷(Pn)，是其所排入的若干種污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷之和。

Pn=∑Pi=∑Ci/Coi*Qi(i=1，2，3，…，n)

③某個(gè)流域(或區(qū)域)的等標(biāo)污染負(fù)荷(Pm)，是其中若干(m個(gè))工廠(污染源)的綜合等標(biāo)污染負(fù)荷之和。

Pm=∑Pn

根據(jù)各類等標(biāo)污染負(fù)荷值，即可相應(yīng)計(jì)算出某流域(或區(qū)域)、某工廠、某污染物的污染負(fù)荷比。對污染負(fù)荷比進(jìn)行分析、比較，就可確定出主要污染源與主要污染物。第十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷(Pi)，占綜合等標(biāo)污染負(fù)荷(Pn)的百分比，稱為等標(biāo)污染負(fù)荷比(Ki)，計(jì)算公式為：

Ki=Pi/Pn

某流域內(nèi)工廠污染負(fù)荷比用Kn表示：

Kn=Pn/Pm

第十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2.5排毒系數(shù)

污染物的排毒系數(shù)(Fi)，是假設(shè)污染物充分、長期作用于人體時(shí)，可以引起慢性中毒的人數(shù)，其基本計(jì)算公式為：

Fi=mi/di

式中，F(xiàn)i為某污染物排毒系數(shù)(人)；mi為某污染物排放量(kg)；di為某污染物的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(g/人)，指能夠?qū)е乱粋€(gè)人出現(xiàn)中毒反應(yīng)的污染物最小攝入量(g)。對于廢水，d=某種污染物的慢性中毒閾劑量(mg/kg)×成年人平均體重(55kg)。第十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日據(jù)此基本公式，可以求出一個(gè)工廠、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)流域的排毒系數(shù)：

Fn=∑Fi

Fm=∑Fn

Fi值完全是一個(gè)反映污染物排放水平的系數(shù)，它不反映任何外環(huán)境的影響，因此可以作為污染評價(jià)的一個(gè)客觀指標(biāo)。各種不同性質(zhì)的污染物，通過這種標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算，具有了相同量綱，相互之間就有了可比性，為進(jìn)一步運(yùn)算打下了基礎(chǔ)。第十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2.6等標(biāo)排放量

等標(biāo)排放量(P)是污染物的絕對流失量m與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)C的比值，基本計(jì)算公式為：

Pi=mi/Ci

P=∑mi/Ci

式中，P為某工廠的等標(biāo)排放量mi為某污染物質(zhì)的流失量(g/a)；Ci為某污染物質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的閾濃度(mg/L)；Pi為某污染物等標(biāo)排放量(g/a)。第十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.3.2.7其它

污染物和污染源對環(huán)境潛在污染能力的評價(jià)以及污染源的污染程度的比較，除了上述介紹的

幾種評價(jià)方法之外，還可以用單位產(chǎn)量排污系數(shù)和單位產(chǎn)值排污系數(shù)來評價(jià)和比較。這種方法不但可以掌握污染物和污染源對環(huán)境污染的潛在影響程度，同時(shí)，也可以衡量企業(yè)的管理水平和技術(shù)水平。第十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日(1)單位產(chǎn)量的某污染物排放量

Mi=Qi/W

式中，Mi為每噸產(chǎn)品某污染物的排放量(kg/t)；Qi為某污染物的排放量(kg/a)；W為產(chǎn)品的產(chǎn)量(t/a)。

(2)單位產(chǎn)值的排污系數(shù)

Ni=Qi/U

式中，Ni每萬元產(chǎn)值的某污染物排放量(kg/萬元)；Qi為某污染物排放量(kg/a)；U為產(chǎn)品的產(chǎn)量(萬元/a)。第十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4污染源預(yù)測

3.4.1工業(yè)污水量預(yù)測

3.4.1.1經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測

V=V0(1+δ)n

δ：經(jīng)濟(jì)年均增長率；

n：間隔年數(shù)；

V0：基準(zhǔn)年產(chǎn)值；

V：預(yù)測年產(chǎn)值第二十頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4.1.2工業(yè)廢水量預(yù)測

(1)例1Qt=∑∑Vtijdi(1-Pt)×10-4

Qt：t年工業(yè)廢水排放量(萬噸/年)；

Vtij：為t年j地區(qū)i行業(yè)的工業(yè)產(chǎn)值(萬元/年)；

di：為基準(zhǔn)年行業(yè)的排污系數(shù)(噸/萬元)；

Pt：為t年工業(yè)用水重復(fù)率(%)的增量；

j：為預(yù)測區(qū)域的地區(qū)數(shù)；

i：為預(yù)測的行業(yè)數(shù)。第二十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日(2)例2

Qi=DG(1-op)

=DG(1-(P2-P1)/(1-P1))

式中：

Qi：預(yù)測年份的工業(yè)廢水量(萬立方米)；

D：預(yù)測年份工業(yè)產(chǎn)值(億元)；

G：基準(zhǔn)年萬元產(chǎn)值工業(yè)廢水量(立方米/萬元)

op：預(yù)測年份工業(yè)用水循環(huán)利用率的增量(%)

P2、P1：分別為預(yù)測年和基準(zhǔn)年工業(yè)用水循環(huán)利用率(%)。第二十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4.2工業(yè)污染物排放量預(yù)測

(1)例1：

Dij=∑Ci,jVtij(1-f1)(1-f2)

式中：Dij：為t年j污染物排放量(噸/年)；

Cij：為基準(zhǔn)年i行業(yè)j污染物排放系數(shù)(噸/萬元)；

Vtj：為t年i至j行業(yè)的產(chǎn)值(萬元/年)；

f1、f2：分別為環(huán)境管理和污水治理水平系數(shù)與行業(yè)工藝科技水平系數(shù)。

第二十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日(2)例2：

Wi=(qi-qo)·C0×10-2+wo

式中：Wi：預(yù)測年份某污染物排放量(噸/年)；

qi：預(yù)測年份工業(yè)廢水排放量(萬立方米)；

qo：基準(zhǔn)年工業(yè)廢水排放量(萬立方米)；

C0：含某污染物廢水工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)；

W0：基準(zhǔn)年某污染物排放量(噸/年)。

第二十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4.3生活污染排放量預(yù)測

(1)人口預(yù)測

A=A0(1+p)n

式中：A：預(yù)測年份人口數(shù)；

A0：基準(zhǔn)年人口；

p：人口增長率；

n：規(guī)劃年與基準(zhǔn)年的年數(shù)差值。

一般預(yù)測年份人口數(shù)，可采用地方人口規(guī)劃量、無地方規(guī)劃量時(shí)，采用上述人口預(yù)測方法進(jìn)

行預(yù)測。

第二十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日(2)生活污水量預(yù)測

Q=0.365A·F

式中：Q：生活污水量(萬立方米/年)；

A：預(yù)測年份人口數(shù)(萬人)；

F：人均生活污水量(升/(日·人))。

(3)生活污染物排放量預(yù)測

Qt=Q·at

式中：at：為t年人均生活污染物排放濃度；

at的一般取值為：

CODcr為100～300mg/L；

BOD5為100～150mg/L。

第二十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4.4面污染源排放量計(jì)算方法

3.4.4.1年平均面污染源產(chǎn)生量計(jì)算公式

Mss=∑CrsiQfi·10-3

式中：Mss：降雨徑流中污染物流失量(kg/年)； Crsi：徑流中污染物濃度(mg/L)，表

為九洲江流域中采用的值： Qfi：徑流量(m3/年)。

第二十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日(2)Qfi=F′iΨiHr·10-3

式中：F’i：流失區(qū)面積(m2)；

Ψi：徑流系數(shù)，

Hr：降雨量(mm/年)。

i為不同下墊面，分為

i=1稻田

2山地

3旱地

4村鎮(zhèn)

第二十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.4.4.2計(jì)算方法

(1)a.據(jù)資料求得流域中稻田、山地、旱地和村鎮(zhèn)的面積F’i(單位m2)；b.求得年降雨量Hr；c.查表得Ψi。

(2)據(jù)F’i、Hr、Ψi據(jù)公式求得徑流量Qfi。

(3)查表得Crsi，據(jù)Crsi和Qfi，利用公式得面污染源發(fā)生量Mss。第二十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.5水體污染物的來源及危害

3.5.1水體污染來源

人類活動(dòng)將大量未經(jīng)處理的廢水、廢物直接排放江河湖海，污染地面水和地下水。人類活動(dòng)

造成水體污染的主要來源有：

(1)工業(yè)生產(chǎn)過程排出的廢水、污水和廢液等,統(tǒng)稱工業(yè)廢水。這類廢水成份極其復(fù)雜，量大面廣，有毒物質(zhì)含量高，其水質(zhì)特征及數(shù)量隨工業(yè)類型而異，大致可分三大類：①含無機(jī)物的廢水，包括冶金、建材、無機(jī)化工等廢水；②含有機(jī)物的廢水，包括食品、塑料、煉油、石油化工以及制革等廢水；③兼含無機(jī)物和有機(jī)物的廢水，如煉焦、化肥、合成橡膠、制藥、人造纖維等。第三十頁，共四十二頁，2022年，8月28日

(2)人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅母鞣N污水混合液，統(tǒng)稱生活污水。隨著人口的增長與集中，城市生活污水已成為一個(gè)重要污染源。生活污水包括廚房、洗滌、浴室用水以及糞便等，這部分污水大多通過城市下水道與部分工業(yè)廢水混合后排入天然水域，有的還匯合城市降水形成的地表徑流。由城市下水道排出的廢污水成分也極為復(fù)雜，其中大約99%以上的是水，雜質(zhì)約占0.1%～1%。第三十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日生活污水中懸浮雜質(zhì)有泥沙、礦物質(zhì)、各種有機(jī)物、膠體和高分子物質(zhì)(包括淀粉、糖、纖

維素、脂肪、蛋白質(zhì)、油類、洗滌劑等)；溶解物質(zhì)則有各中含氮化合物、磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、尿素和其它有機(jī)物分解產(chǎn)物；還有大量的各種微生物如細(xì)菌、多種病原體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每毫升生活污水中含有幾百萬個(gè)細(xì)菌。污水呈弱堿性，pH約為7.2～7.8。生活污水中雜質(zhì)含量與生活習(xí)慣水平有關(guān)，通常用平均情況描述。我國生活污水的指標(biāo)為：沉淀后的5d生化需氧量(BOD5)為20～30g/(人·d)，懸浮物(SS)為20～45g(人·d)。第三十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日(3)通過土壤滲漏或排灌渠道進(jìn)入地表和地下水的農(nóng)業(yè)用水回歸水，統(tǒng)稱農(nóng)田排水。農(nóng)業(yè)用水量通常要比工業(yè)用水量大得多，但利用率很低，灌溉用水中的80%～90%要經(jīng)過農(nóng)田排水系統(tǒng)或其它途徑排泄。隨著農(nóng)藥、化肥使用量的日益增加，大量殘留在土壤里、飄浮于大氣中或溶解在水田內(nèi)的農(nóng)藥和化肥，通過灌溉排水和降水徑流的沖刷進(jìn)入天然水體，形成面污染源。第三十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展，特別是大型飼養(yǎng)場的增加，會(huì)使各類農(nóng)業(yè)廢棄物的排入量增加，給天然水體增加污染負(fù)荷。水土流失使大量泥沙及土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)入水體，是我國許多地區(qū)主要的面污染源。此外，大氣環(huán)流中的各種污染物質(zhì)的沉降如酸雨等，也是水體污染的來源。這些污染源造成了性質(zhì)各異的水體污染，并產(chǎn)生性質(zhì)各異的危害。第三十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.5.2危害

(1)無機(jī)懸浮物污染的危害。主要指泥沙、土粒煤渣、灰塵等顆粒狀物質(zhì)，在水中可能呈懸浮狀態(tài)。這類物質(zhì)一般無毒，會(huì)使水變渾濁，帶顏色，因此屬于感官指標(biāo),但這類物質(zhì)常吸附和攜帶一些有毒物質(zhì)，擴(kuò)大有毒物質(zhì)污染。

(2)有機(jī)污染物污染的危害。有機(jī)污染物分耗氧有機(jī)物和難降解有機(jī)物。耗氧有機(jī)物在水體中即發(fā)生生物化學(xué)分解作用，消耗水中的氧，從而造成破壞水生態(tài)系統(tǒng)，對漁業(yè)影響較大。第三十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日難降解有機(jī)物一旦污染環(huán)境，其危害時(shí)間較長。如有機(jī)氯農(nóng)藥，由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境

中毒性減低一半需要十幾年，甚至幾十年；而水生生物對有機(jī)氯農(nóng)藥有極高的富集能力，其體內(nèi)蓄積的含量可比水中的含量高幾千倍到幾百萬倍，最后通過食物鏈進(jìn)入人體。如有機(jī)氯農(nóng)藥DDT可引起破壞激素的病癥，給人的神經(jīng)組織造成障礙，影響肝臟的正常功能，并使人產(chǎn)生惡心、頭痛、麻木和痙攣等。這類中毒往往呈慢性，弄清癥狀需要花很長時(shí)間。第三十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日

(3)植物營養(yǎng)素污染的危害。正如前面已經(jīng)提到的，這類物質(zhì)超量，會(huì)引起水體的富營養(yǎng)化，藻類過量繁殖。在陽光和水溫最適宜的季節(jié)，藻類的數(shù)量可達(dá)100萬個(gè)/L以上，水面出現(xiàn)一片片“水花”，稱為“赤潮”。水面在光合作用下溶解氧達(dá)到過飽和，而底層則因光合作用受阻，藻類和底生植物大量死亡，它們在厭氧條件下腐敗、分解，又將營養(yǎng)素重新釋放進(jìn)水中，再供給藻類，周而復(fù)始，因此，水體一旦出現(xiàn)富營養(yǎng)化就很難消除。第三十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日富營養(yǎng)化水體，對魚類生長極為不利，過飽和的溶解氧會(huì)產(chǎn)生阻礙血液流通的生理疾病，使魚類死亡；缺氧也會(huì)使魚類死亡。而藻類太多堵塞魚鰓，影響魚類呼吸，也能致死。