水污染的生物学问题课件

2010/2010/1水与生命2010/2010/1水与生命水 污 染 的 生 物 学 问 题水 污 染 的 生 物 学 问 题污染物类别污染物类别水污染概述水污染概述污染的生态效应污染的生态效应污水的生物利用污水的生物利用污染的生物净化污染的生物净化污染的生物评价污染的生物评价2010/2010/1水与生命水污染（水污染（Water PollutionWater Pollution）定义：）定义：水污染即指水污染即指“水体因物理、化学或生物因子水体因物理、化学或生物因子的进入超过水体自净能力，导致其物理、化的进入超过水体自净能力，导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，造学、生物或者放射性等方面特性的改变，造成水质恶化的现象，从而影响水的有效利用，成水质恶化的现象，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境结构和功能。危害人体健康或破坏生态环境结构和功能。”2010/2010/1水与生命水污染的原因水的社会循环改变水质水污染的原因水的社会循环改变水质抽抽 提提排排放放河流、湖泊、地下水河流、湖泊、地下水2010/2010/1水与生命国内外水污染概况国内外水污染概况 20世纪五六十年代，国外水污染普遍严重。世纪五六十年代，国外水污染普遍严重。英国泰晤士河被称为臭水河和死水河；英国泰晤士河被称为臭水河和死水河；北欧许多河流酸化严重；北欧许多河流酸化严重；美国伊利湖富营养化严重；美国伊利湖富营养化严重；日本发生水俣病和痛痛病日本发生水俣病和痛痛病我国水污染比较严重。我国水污染比较严重。七大水系有一半河段受到污染；七大水系有一半河段受到污染；湖泊的富营养化有加速发展的趋势；湖泊的富营养化有加速发展的趋势；城市附近河流污染更为严重；城市附近河流污染更为严重；水污染事件屡次发生水污染事件屡次发生2010/2010/1水与生命近年中国部分重大近年中国部分重大水污染事件水污染事件 1994 1994 淮河水污染事件淮河水污染事件 ；2002 2002 云南南盘江水污染事件；云南南盘江水污染事件；2004 2004 四川沱江四川沱江“3 302”02”特大水污染事故特大水污染事故 2004 2004 云南龙川江楚雄段水污染事件云南龙川江楚雄段水污染事件 2005 2005 重庆綦河水污染重庆綦河水污染 2005 2005 松花江重大水污染事件松花江重大水污染事件 2006 2006 湖南岳阳砷污染事件湖南岳阳砷污染事件 2007 2007 巢湖、滇池蓝藻暴发巢湖、滇池蓝藻暴发 2008 2008 云南阳宗海砷污染事件云南阳宗海砷污染事件 2009 2009 重金属污染湘江威胁重金属污染湘江威胁40004000万人饮水安全万人饮水安全 返回返回2010/2010/1水与生命污染物类别、来源及特性污染物类别、来源及特性返回返回物理污染物物理污染物生物污染物生物污染物化学污染物化学污染物热污染热污染生物营养盐类生物营养盐类固体悬浮物固体悬浮物石油石油有机化学物质有机化学物质农药农药一般好氧有机物一般好氧有机物重金属重金属放射性污染放射性污染酸碱物质酸碱物质合成洗涤剂合成洗涤剂病原微生物病原微生物寄生虫寄生虫藻类藻类2010/2010/1水与生命热污染热污染 人类活动造成水体温度升高的现象。人类活动造成水体温度升高的现象。来源：主要污染源是工业的冷却水。来源：主要污染源是工业的冷却水。例如火力发电中，能耗的例如火力发电中，能耗的4848随冷却水进入地表随冷却水进入地表水体。核电站，能耗的的水体。核电站，能耗的的6767变为废热转入水中。变为废热转入水中。返回返回2010/2010/1水与生命固体悬浮物固体悬浮物 指不溶于水的非生物性颗粒物及其它固体物质。指不溶于水的非生物性颗粒物及其它固体物质。来源：水土流失、工农业生产活动（采矿、冶金、来源：水土流失、工农业生产活动（采矿、冶金、造纸等）、城市生活污水。造纸等）、城市生活污水。悬浮物是造成水浑浊的主要原因。悬浮物是造成水浑浊的主要原因。返回返回2010/2010/1水与生命放射性污染物放射性污染物 放射性核素排入水体造放射性核素排入水体造成水体污染。成水体污染。来源：核工业排放废水、来源：核工业排放废水、废渣；核电站排除的放废渣；核电站排除的放射性废水；核试验、医射性废水；核试验、医疗、科研排出的放射性疗、科研排出的放射性物质等。物质等。特性：许多放射性物质特性：许多放射性物质具有很强的生物富集能具有很强的生物富集能力，可从水和食物链途力，可从水和食物链途径危害人体健康。径危害人体健康。“当心电离辐射当心电离辐射”标志标志 返回返回2010/2010/1水与生命重金属重金属 主要是指汞、镉、铅、主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，也毒性显著的重金属，也指具有一定毒性的一般指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、锡等。重金属如锌、铜、锡等。特点：毒性强，易于生特点：毒性强，易于生物体内物体内存留、积累和迁存留、积累和迁移而造成危害。移而造成危害。来源：电子、电池、塑来源：电子、电池、塑料工业废水，重金属制料工业废水，重金属制品等。品等。电脑的电池和开关含有铬化物和水银，元器件中还含有砷、汞和其它多种有害物质。返回返回2010/2010/1水与生命一般耗氧有机物一般耗氧有机物 主要指悬浮或溶解状态存主要指悬浮或溶解状态存在于水中的碳水化合物、在于水中的碳水化合物、蛋白质及其分解的有机物蛋白质及其分解的有机物 特点：本身没有毒性，能特点：本身没有毒性，能在微生物作用下分解，但在微生物作用下分解，但消耗大量氧气。消耗大量氧气。来源：屠宰场、食品厂、来源：屠宰场、食品厂、畜禽水产养殖场、城镇居畜禽水产养殖场、城镇居民生活污水等。民生活污水等。剩饭倒入下水道剩饭倒入下水道返回返回2010/2010/1水与生命农药农药 农药按性质分为有机氯农药按性质分为有机氯农药、有机磷农药、有农药、有机磷农药、有机氯农药、和含铅、砷、机氯农药、和含铅、砷、汞等物质的金属制剂，汞等物质的金属制剂，以及某些特异性除草剂。以及某些特异性除草剂。特点：特点：多数有毒；有的多数有毒；有的在生物体内不易分解，在生物体内不易分解，能在生物体内积累并沿能在生物体内积累并沿食物链放大。食物链放大。来源：农业生产来源：农业生产返回返回2010/2010/1水与生命有机化学物质有机化学物质 大多是人工合成的有机物，大多是人工合成的有机物，除了有机农药外，还包括多除了有机农药外，还包括多环芳烃类、卤代芳烃类、多环芳烃类、卤代芳烃类、多氯联苯和酚类等。氯联苯和酚类等。特点：种类多（特点：种类多（10001000多万多万种）；在水中长期稳定地存种）；在水中长期稳定地存留；通过食物链富集；致病。留；通过食物链富集；致病。来源：化工厂来源：化工厂返回返回2010/2010/1水与生命石油石油 包括石油及其制品。包括石油及其制品。特点：石油的基本成特点：石油的基本成分是烷烃、芳香烃等分是烷烃、芳香烃等碳氢化合物，具有这碳氢化合物，具有这些烃类化合物的毒性。些烃类化合物的毒性。来源：石油开采、运来源：石油开采、运输、加工和使用过程输、加工和使用过程中的泄漏和排放。主中的泄漏和排放。主要发生在海洋。要发生在海洋。2010年4月22日,美墨西哥海湾钻井平台事故泄漏出的原油 钻井附近的一个小岛 返回返回2010/2010/1水与生命生物营养盐类生物营养盐类 主要指含有氮、磷等主要指含有氮、磷等植物所需营养物的无植物所需营养物的无机、有机化合物。机、有机化合物。特点：引起水体中藻特点：引起水体中藻类等浮游生物的大量类等浮游生物的大量生长而产生次生污染。生长而产生次生污染。来源：化肥厂、家畜来源：化肥厂、家畜家禽养殖场；农田径家禽养殖场；农田径流。流。返回返回2010/2010/1水与生命酸碱物质酸碱物质 指酸性或碱性物质进入指酸性或碱性物质进入环境，使环境环境，使环境pHpH值过高值过高或过低，从而影响生物或过低，从而影响生物的生长与发育。的生长与发育。来源：酸主要来源于工来源：酸主要来源于工业酸洗工序的废酸水以业酸洗工序的废酸水以及酸雨等。及酸雨等。碱主要来源于碱法造纸、碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、印染、制革、化学纤维、印染、制革、炼油等工业污水。炼油等工业污水。返回返回2010/2010/1水与生命合成洗涤剂合成洗涤剂 包括市场上出售的各种洗包括市场上出售的各种洗衣剂、洗发剂、洗涤剂等。衣剂、洗发剂、洗涤剂等。由表面活性剂、增净剂和由表面活性剂、增净剂和各种辅助剂配制成的。各种辅助剂配制成的。特点：产量大；不能完全特点：产量大；不能完全分解。分解。来源：合成洗涤剂工业废来源：合成洗涤剂工业废水、工业洗涤废水、居民水、工业洗涤废水、居民生活污水。生活污水。返回返回2010/2010/1水与生命藻类藻类 藻类是普遍存在于自然水藻类是普遍存在于自然水体中的低等植物。体中的低等植物。夏、秋季节大量繁殖时，夏、秋季节大量繁殖时，在一些湖泊、海洋中形成在一些湖泊、海洋中形成水华和赤潮。水华和赤潮。主要是城市污水和农田水主要是城市污水和农田水土流失输入过量的氮、磷土流失输入过量的氮、磷而导致的次生性灾害。而导致的次生性灾害。返回返回2010/2010/1水与生命污染的生态效应污染的生态效应 如果污染物含量超过水体的自净能力，该水域生如果污染物含量超过水体的自净能力，该水域生态系统结构和功能会产生一系列不良变化：生物态系统结构和功能会产生一系列不良变化：生物多样性降低，生物生产力下降，水资源质量下降多样性降低，生物生产力下降，水资源质量下降或完全破坏，水域景观恶化，甚至失去使用的价或完全破坏，水域景观恶化，甚至失去使用的价值。污染物对水域生态系统的这些影响，即生态值。污染物对水域生态系统的这些影响，即生态效应（效应（ecological effectecological effect）。）。两种以上污染物互相混合，可能产生联合作用，两种以上污染物互相混合，可能产生联合作用，即协同作用、拮抗作用或加和作用即协同作用、拮抗作用或加和作用2010/2010/1水与生命污染的生态效应污染的生态效应返回返回生物污染物生物污染物化学污染物化学污染物热污染热污染生物营养盐类生物营养盐类固体悬浮物固体悬浮物石油石油有机化学物质有机化学物质农药农药一般好氧有机物一般好氧有机物重金属重金属放射性污染放射性污染酸碱物质酸碱物质合成洗涤剂合成洗涤剂病原微生物病原微生物寄生虫寄生虫藻类藻类物理污染物物理污染物2010/2010/1水与生命热污染的影响热污染的影响1 1、水体热污染可引起水生植物群落组成的改变、水体热污染可引起水生植物群落组成的改变:一一是会减少藻类种群的多样性；二是还会加速藻类是会减少藻类种群的多样性；二是还会加速藻类种群的演替。种群的演替。2 2、一般水生动物的温度上限为、一般水生动物的温度上限为33333535，特别是，特别是在繁殖时期，水体的热污染将会对水生动物造成在繁殖时期，水体的热污染将会对水生动物造成灾难性的后果。灾难性的后果。3 3、间接影响：水温增高会使一些毒物的毒性增高；、间接影响：水温增高会使一些毒物的毒性增高；水体热污染导致溶解氧的减少，水体热污染导致溶解氧的减少，返回返回2010/2010/1水与生命固体悬浮物污染影响固体悬浮物污染影响 影响水生植物的光合作影响水生植物的光合作用；用；淹埋底栖动物；淹埋底栖动物；影响水生动物的呼吸；影响水生动物的呼吸；吸附毒物，形成危害更吸附毒物，形成危害更大的复合污染物；大的复合污染物；返回返回2010/2010/1水与生命放射性污染的影响放射性污染的影响 其危害分近期和远期两种：其危害分近期和远期两种：高强度和大剂量射线照射，高强度和大剂量射线照射，能导致白血病和各种癌症能导致白血病和各种癌症的发生等，属于近期危害；的发生等，属于近期危害；辐射剂量低，对人体危害辐射剂量低，对人体危害在短期内不易被发现的，在短期内不易被发现的，但会对繁殖的后代产生不但会对繁殖的后代产生不良影响，属于长期危害。良影响，属于长期危害。返回返回2010/2010/1水与生命一般耗氧有机物污染的影响一般耗氧有机物污染的影响 使水体中溶解氧大幅度下使水体中溶解氧大幅度下降，甚至造成缺氧状态，降，甚至造成缺氧状态，危害水生动物，有时使大危害水生动物，有时使大批鱼类死亡。批鱼类死亡。溶解氧耗尽时，有机物转溶解氧耗尽时，有机物转入厌氧分解过程，产生甲入厌氧分解过程，产生甲烷、硫化氢、氨等还原性烷、硫化氢、氨等还原性物质和恶臭，使水质变坏。物质和恶臭，使水质变坏。返回返回2010/2010/1水与生命农药污染的影响农药污染的影响 大量接触以及误食后大量接触以及误食后会造成急性中毒和死会造成急性中毒和死亡。亡。少量农药在生物体内少量农药在生物体内的积累引起的慢性中的积累引起的慢性中毒也不可忽视（例如毒也不可忽视（例如有机氯农药有机氯农药DDTDDT）。）。返回返回2010/2010/1水与生命有机化学物质污染的影响有机化学物质污染的影响 多氯联苯易在食物链中积累，对水生动物繁殖有多氯联苯易在食物链中积累，对水生动物繁殖有明显影响。明显影响。硝基芳烃、多环芳烃大都是剧毒物、强致癌物。硝基芳烃、多环芳烃大都是剧毒物、强致癌物。卤代芳烃有很强的生物积累作用。卤代芳烃有很强的生物积累作用。低浓度酚引起鱼肉酚臭，失去食用价值；高浓度低浓度酚引起鱼肉酚臭，失去食用价值；高浓度酚可使鱼体变形，甚至大批死亡。酚可使鱼体变形，甚至大批死亡。氰化物是剧毒物质；丙烯晴具有致癌、致畸作用氰化物是剧毒物质；丙烯晴具有致癌、致畸作用返回返回2010/2010/1水与生命重金属污染的影响重金属污染的影响 汞：能随食物链富集，人患水俣病。汞：能随食物链富集，人患水俣病。镉：人患痛痛病。镉：人患痛痛病。铬：损伤鱼类肾脏及神经系统。铬：损伤鱼类肾脏及神经系统。有机锡：能使贝类性畸变。有机锡：能使贝类性畸变。由于沉积作用，沉积物中重金属对水体底栖动物由于沉积作用，沉积物中重金属对水体底栖动物产生持久危害产生持久危害返回返回2010/2010/1水与生命日本的水俣病日本的水俣病1950年，在日本水俣湾附近的小渔村中，年，在日本水俣湾附近的小渔村中，发现一些猫的步态不稳，抽筋麻痹，最后发现一些猫的步态不稳，抽筋麻痹，最后自己跳水溺死，当地人称它们为自己跳水溺死，当地人称它们为“自杀自杀猫猫”。此后，水俣镇发现了一个怪病人，。此后，水俣镇发现了一个怪病人，开始时步态不稳，面部呆痴，进而是耳聋开始时步态不稳，面部呆痴，进而是耳聋眼瞎，全身麻木，最后精神失常，身体弯眼瞎，全身麻木，最后精神失常，身体弯弓，高叫而死。弓，高叫而死。1953年又有同样病症女孩住院，引起当地年又有同样病症女孩住院，引起当地熊本大学医院专家注意，开始调查研究。熊本大学医院专家注意，开始调查研究。发现原来是当地一个化肥厂在生产氯乙烯发现原来是当地一个化肥厂在生产氯乙烯和醋酸乙烯时，采用汞催化剂工艺，把大和醋酸乙烯时，采用汞催化剂工艺，把大量的含有有机汞的废水排入水俣湾，使鱼量的含有有机汞的废水排入水俣湾，使鱼有毒；人和猫、狗吃了毒鱼生病而死。有毒；人和猫、狗吃了毒鱼生病而死。1991年年3月底已有月底已有2248人被确认为公害病人被确认为公害病患者，其中患者，其中1004人死亡，直到现在仍能从人死亡，直到现在仍能从一部分鱼类贝类的体内检测出高于厚生省一部分鱼类贝类的体内检测出高于厚生省规定的规定的“汞的暂行控制值汞的暂行控制值”，成为世界八，成为世界八大公害之一被曝光。大公害之一被曝光。返回返回2010/2010/1水与生命日本富川平原上有一条河叫神东川。日本富川平原上有一条河叫神东川。19551955年以后就流行一种不同于水俣病的怪病：年以后就流行一种不同于水俣病的怪病：对死者解剖发现全身多处骨折，有的达对死者解剖发现全身多处骨折，有的达7373处，身长也缩短了处，身长也缩短了3030厘米厘米,这就是骨痛病。这就是骨痛病。直到直到19631963年，方才查明骨痛病与上游三井年，方才查明骨痛病与上游三井矿业公司炼锌厂的废水有关。矿业公司炼锌厂的废水有关。原来，炼锌厂成年累月向神东川排放的废原来，炼锌厂成年累月向神东川排放的废水中含有金属镉，农民引河水灌溉，便把水中含有金属镉，农民引河水灌溉，便把废水中的镉转到土壤和稻谷中，两岸农民废水中的镉转到土壤和稻谷中，两岸农民饮用含镉之水，食用含镉之米，便使镉在饮用含镉之水，食用含镉之米，便使镉在体内积存，最终导致骨痛病。有报道说，体内积存，最终导致骨痛病。有报道说，到到19721972年年3 3月，骨痛病患者已达到月，骨痛病患者已达到230230人，人，死亡死亡3434人，并有一部分人出现可疑症状。人，并有一部分人出现可疑症状。返回返回2010/2010/1水与生命营养盐氮、磷污染的影响营养盐氮、磷污染的影响 特别是在流动较缓慢的湖特别是在流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中泊、海湾，容易引起水中藻类及其他浮游生物大量藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化污染。繁殖，形成富营养化污染。除造成饮用水的异味外，除造成饮用水的异味外，严重时也会使水中溶解氧严重时也会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，下降，鱼类大量死亡，返回返回2010/2010/1水与生命酸、碱污染的影响酸、碱污染的影响 破坏水的自然缓冲作破坏水的自然缓冲作用和水生生态系统的用和水生生态系统的平衡；平衡；使水的含盐量增加；使水的含盐量增加；Ph值提高使氨的毒性值提高使氨的毒性增加。增加。Ph值下降增加值下降增加重金属等毒性。重金属等毒性。返回返回2010/2010/1水与生命石油污染的影响石油污染的影响 油膜漂浮水面，阻碍大油膜漂浮水面，阻碍大气中氧进入水体，使水气中氧进入水体，使水体缺氧。体缺氧。降解过程中需要消耗大降解过程中需要消耗大量的氧气；量的氧气；妨碍水生植物的光合作妨碍水生植物的光合作用。用。使渔产品产生异味，影使渔产品产生异味，影响食用。响食用。返回返回2010/2010/1水与生命合成洗涤剂污染的影响合成洗涤剂污染的影响 水体水中含有大量洗衣粉水体水中含有大量洗衣粉时，可出现泡沫；时，可出现泡沫；饮水中含有洗涤剂时可出饮水中含有洗涤剂时可出现不良的嗅觉和味觉，有现不良的嗅觉和味觉，有油腻感；油腻感；洗涤剂还可在水体中形成洗涤剂还可在水体中形成 富营养化富营养化 现象，消耗水现象，消耗水中溶解氧，影响鱼类生存中溶解氧，影响鱼类生存等。等。返回返回2010/2010/1水与生命生物污染物影响生物污染物影响 病原微生物破坏水产资病原微生物破坏水产资源，引起人体各种疾病。源，引起人体各种疾病。寄生虫危害人、畜健康。寄生虫危害人、畜健康。藻类大量繁殖，形成水藻类大量繁殖，形成水华，分泌藻毒素，危害华，分泌藻毒素，危害水生动物。水生动物。返回返回2010/2010/1水与生命返回返回水污染的生物学评价水污染的生物学评价 用于评价水源质量状况的生物学指标用于评价水源质量状况的生物学指标可分为两类：可分为两类：一类是实验室的生物测试；一类是实验室的生物测试；一类是现场生物调查，即生物监测。一类是现场生物调查，即生物监测。2010/2010/1水与生命生物测试生物测试 概念：生物测试相当于水生生物毒性试验，是利概念：生物测试相当于水生生物毒性试验，是利用生物的反应测定化学物质对水生生物的毒性，用生物的反应测定化学物质对水生生物的毒性，确定毒物的毒性程度及其对水生生物的允许浓度。确定毒物的毒性程度及其对水生生物的允许浓度。方法：将某种生物或生物群落置于实验条件下，方法：将某种生物或生物群落置于实验条件下，人为改变某种水质条件，与正常条件相比，观察人为改变某种水质条件，与正常条件相比，观察试验生物发生变化的情况，即可测知某种物质对试验生物发生变化的情况，即可测知某种物质对水生生物的影响水平。水生生物的影响水平。意义：生物测试对于评价化学品毒性等级、污水意义：生物测试对于评价化学品毒性等级、污水毒性强度、监测水域环境质量、查明污染来源、毒性强度、监测水域环境质量、查明污染来源、制定渔业水质标准等都有重要意义。制定渔业水质标准等都有重要意义。2010/2010/1水与生命生物测试基本内容生物测试基本内容 单种生物毒性试验：单种单种生物毒性试验：单种生物毒性试验是以某种生生物毒性试验是以某种生物的若干个体或种群为实物的若干个体或种群为实验材料研究毒物的毒性影验材料研究毒物的毒性影响。响。多种生物毒性试验：多种多种生物毒性试验：多种生物毒性实验是以几种不生物毒性实验是以几种不同营养级组成集合体再进同营养级组成集合体再进行毒性实试验。行毒性实试验。2010/2010/1水与生命单种生物毒性试验单种生物毒性试验生物生物金鱼金鱼藻类藻类溞类溞类蝴蝶鱼蝴蝶鱼2010/2010/1水与生命单种生物毒性试验试验步骤单种生物毒性试验试验步骤预试验预试验(探索性试验探索性试验)确定试验溶液的浓度范围确定试验溶液的浓度范围 试验试验 记录不同时间金鱼成活数记录不同时间金鱼成活数 试验溶液浓度设计试验溶液浓度设计常选七个浓度常选七个浓度(至少五个至少五个)判定判定计算半数忍受限度（计算半数忍受限度（TLmTLm）返回返回2010/2010/1水与生命生物监测生物监测 概念：又称生态监测，是以活的生物作为指示器概念：又称生态监测，是以活的生物作为指示器检测水质状况，评价其对生物生存的优劣程度。检测水质状况，评价其对生物生存的优劣程度。理论依据：未受污染的环境水体中生活着多种多理论依据：未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物，这是长期自然发展的结果，也是样的水生生物，这是长期自然发展的结果，也是生态系统保持相对平衡的标志。当水体受到污染生态系统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后，水生生物的群落结构和个体数量就会发生变后，水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，感生物消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，这是生物群落监测法的理论依据。这是生物群落监测法的理论依据。2010/2010/1水与生命生物监测的特点生物监测的特点 1 1、长期性：生活于一定区域内的生物，能把一定、长期性：生活于一定区域内的生物，能把一定时间内环境变化情况反映出来。时间内环境变化情况反映出来。2 2、监测富集性：监测富集性：只有通过生物监测手段，对食物只有通过生物监测手段，对食物链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行全面评价。全面评价。3 3、综合性：生物是接受综合作用，不仅仅是个别、综合性：生物是接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以生物监测能反映环境诸因子、组分的影响，所以生物监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的结果，能阐明整个环境的情况。多组分综合作用的结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准的污染物，其长期影响环境的后对符合排放标准的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生物监测来评价。果，更需要用生物监测来评价。2010/2010/1水与生命生物监测中的对象生物监测中的对象2010/2010/1水与生命生物监测的指标生物监测的指标 分子、细胞和组织水平上的变化及污染物生物积分子、细胞和组织水平上的变化及污染物生物积累量分析累量分析 个体和种群水平上的变化：如指示种、个体数量、个体和种群水平上的变化：如指示种、个体数量、生物量等生物量等 群落和生态系统水平上的变化：如种类数、多样群落和生态系统水平上的变化：如种类数、多样性、群落营养结构等性、群落营养结构等2010/2010/1水与生命生物监测方法生物监测方法 指示生物法：就是对水域生物进行系统的调查、指示生物法：就是对水域生物进行系统的调查、鉴定，根据物种有无来判断水质的优劣。鉴定，根据物种有无来判断水质的优劣。生物指数法：是根据物种的特征和出现的情况，生物指数法：是根据物种的特征和出现的情况，用简单的数字表达污染的程度。主要以藻类、大用简单的数字表达污染的程度。主要以藻类、大型无脊椎动物和鱼类为研究对象。型无脊椎动物和鱼类为研究对象。物种多样性指数：利用群落内物种多样性指数有物种多样性指数：利用群落内物种多样性指数有关公式来表达水质的好坏。关公式来表达水质的好坏。群落功能：利用生物量、生产力等指标。群落功能：利用生物量、生产力等指标。生理生化指标：利用生物标记物等指标。生理生化指标：利用生物标记物等指标。返回返回2010/2010/1水与生命污水的生物处理、净化污水的生物处理、净化 原理：采用人工技术措施，强化微生物等生物原理：采用人工技术措施，强化微生物等生物的新陈代谢，达到降解有机物，使污水净化的的新陈代谢，达到降解有机物，使污水净化的目的。目的。2010/2010/1水与生命污水生物处理的基本类型污水生物处理的基本类型好氧生物法好氧生物法自然条件自然条件厌氧生物法厌氧生物法人工条件人工条件人工条件人工条件自然条件自然条件固着生物法固着生物法悬浮生物法悬浮生物法土壤净化土壤净化水体净化水体净化高温堆肥高温堆肥厌氧塘厌氧塘固着生物法固着生物法悬浮生物法悬浮生物法活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法返回返回氧化塘法氧化塘法2010/2010/1水与生命活性污泥法活性污泥法 活性污泥：将空气连续鼓入曝气池的废水中，经活性污泥：将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间后，水中就形成大量好气性微生物的过一段时间后，水中就形成大量好气性微生物的絮凝体，这絮凝体就是絮凝体，这絮凝体就是“活性污泥活性污泥”。是由大量。是由大量各种各样的微生物和一些杂质纤维等互相交织在各种各样的微生物和一些杂质纤维等互相交织在一起组成的微生物集团。一起组成的微生物集团。原理：在有氧条件下，污水中微生物以有机物为原理：在有氧条件下，污水中微生物以有机物为营养物质，生长繁殖成活性污泥，使之通过吸附、营养物质，生长繁殖成活性污泥，使之通过吸附、氧化、分解、沉淀等作用去除水中污染物。氧化、分解、沉淀等作用去除水中污染物。2010/2010/1水与生命活性污泥的微生物组成活性污泥的微生物组成 细菌：以异养型原核生物细菌：以异养型原核生物(细菌细菌)为主，它是降解为主，它是降解污染物质的主体。污染物质的主体。真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能。化合物，脂肪、蛋白质的功能。原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3 3类、捕食游类、捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏。离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏。后生动物后生动物(主要指轮虫）：捕食菌胶团和原生动物，主要指轮虫）：捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。是水质稳定的标志。2010/2010/1水与生命主要设备和工艺主要设备和工艺 主要设备是曝气池和两次沉淀池。主要设备是曝气池和两次沉淀池。格栅格栅沉砂池沉砂池初次沉淀池初次沉淀池曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水污污水水空气空气污泥处理设施污泥处理设施回流污泥回流污泥剩余剩余污泥污泥一般流程一般流程曝气池曝气池沉淀池沉淀池返回返回2010/2010/1水与生命生物膜法生物膜法 定义：微生物附着在构筑物挂膜介质上，并在其定义：微生物附着在构筑物挂膜介质上，并在其上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构（生物膜）使微生物细胞形成纤维状的缠结结构（生物膜）,又称固定膜法。又称固定膜法。生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；化能力；是土壤净化过程的人工化和强化；包括生物滤池是土壤净化过程的人工化和强化；包括生物滤池和生物转盘。和生物转盘。返回返回2010/2010/1水与生命生物膜的构造生物膜的构造2010/2010/1水与生命生物膜的指标性生物生物膜的指标性生物 高负荷生物膜高负荷生物膜 ：生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多：生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在在1mg/L1mg/L以下。以下。低负荷生物膜低负荷生物膜 ：生物膜为褐色：生物膜为褐色 更新快的生物膜：生物大量生长更新快的生物膜：生物大量生长 后生动物异常增长的生物膜：红色后生动物异常增长的生物膜：红色 发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭；发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭；线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。灰褐色。返回返回2010/2010/1水与生命一般工艺流程一般工艺流程生物滤池生物滤池 生物滤池一般主要由滤床生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料池体与滤料)、布水装置、布水装置和排水系统等三部分组和排水系统等三部分组成成 。原理：含有污染物的废水原理：含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；解，使得废水得以净化；返回返回2010/2010/1水与生命生物转盘生物转盘生物转盘运行示意图生物转盘运行示意图返回返回由水槽和部分浸由水槽和部分浸没于污水中的旋没于污水中的旋转盘体组成的生转盘体组成的生物处理构筑物。物处理构筑物。盘体表面上生长盘体表面上生长的微生物膜反复的微生物膜反复地接触槽中污水地接触槽中污水和空气中的氧，和空气中的氧，使污水获得净化。使污水获得净化。生物转盘的工艺流程生物转盘的工艺流程2010/2010/1水与生命稳定塘稳定塘 稳定塘又称氧化塘，是一种天然的或经过一定人稳定塘又称氧化塘，是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘，工修整的有机废水处理池塘，是污水资源化利用是污水资源化利用的有效方法。的有效方法。原理：污水在塘内停留一段时间，经过塘内微生原理：污水在塘内停留一段时间，经过塘内微生物与藻类的共同作用，将污水中复杂的有机物分物与藻类的共同作用，将污水中复杂的有机物分解为简单的无机物，从而使污水得到改善。解为简单的无机物，从而使污水得到改善。特点：技术简单，费用低廉、效果良好；占地面特点：技术简单，费用低廉、效果良好；占地面积较大。积较大。分为好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘四种类型。分为好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘四种类型。返回返回2010/2010/1水与生命好氧塘好氧塘 好氧塘是一种主要靠塘内好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧藻类的光合作用供氧的氧化塘。化塘。水深较浅，一般在水深较浅，一般在0.30.3至至0.5m0.5m，阳光能直接射透到，阳光能直接射透到池底。池底。藻类生长旺盛，加上塘面藻类生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧，风力搅动进行大气复氧，全部塘水都呈好氧状态。全部塘水都呈好氧状态。返回返回2010/2010/1水与生命兼性塘兼性塘 兼性塘的水深一般在兼性塘的水深一般在1.51.5至至2m 2m，塘内好氧和厌氧，塘内好氧和厌氧生化反应兼而有之。生化反应兼而有之。在上部水层中，白天塘在上部水层中，白天塘水维持好氧状态；在夜水维持好氧状态；在夜晚，溶解氧急剧下降至晚，溶解氧急剧下降至接近于零。在塘底，由接近于零。在塘底，由可沉固体和藻、菌类残可沉固体和藻、菌类残体形成了厌氧层。体形成了厌氧层。在好氧层和厌氧层之间，在好氧层和厌氧层之间，存在着一个兼性层。存在着一个兼性层。返回返回2010/2010/1水与生命曝气塘曝气塘 强化塘面大气复氧作用，在氧化塘上设置机械曝强化塘面大气复氧作用，在氧化塘上设置机械曝气或水力曝气器，使塘水混合而保持好氧或兼性气或水力曝气器，使塘水混合而保持好氧或兼性状态。状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，但运行费用高。但运行费用高。返回返回2010/2010/1水与生命厌氧塘厌氧塘 水深一般在水深一般在2.5m2.5m以上，最深可达以上，最深可达4 4至至5m5m。当塘中耗氧超过藻类和大气复氧时，就使全塘处于当塘中耗氧超过藻类和大气复氧时，就使全塘处于厌氧分解状态。因而，厌氧塘是一类高有机负荷的厌氧分解状态。因而，厌氧塘是一类高有机负荷的以厌氧分解为主的生物塘。以厌氧分解为主的生物塘。返回返回2010/2010/1水与生命污水的生物利用污水的生物利用 概念：利用污水种植或养殖各种经济水生生物，概念：利用污水种植或养殖各种经济水生生物，再直接或间接为人类提供有价值的产品。再直接或间接为人类提供有价值的产品。原理：根据水生生态系统结构功能的整体性、协原理：根据水生生态系统结构功能的整体性、协调性及其自我调节与物质循环再生能力，重新调调性及其自我调节与物质循环再生能力，重新调整污水生态系统的结构与功能，对污水进行再利整污水生态系统的结构与功能，对污水进行再利用。用。途径：水产养殖、农业灌溉、林地草地灌溉等。途径：水产养殖、农业灌溉、林地草地灌溉等。2010/2010/1水与生命污水养殖污水养殖 养殖模式：基本模式有单种养殖、混合养殖和多养殖模式：基本模式有单种养殖、混合养殖和多级养殖。级养殖。养殖对象：鱼类、无脊椎动物和水生植物。养殖对象：鱼类、无脊椎动物和水生植物。应用实例：水生植物塘、养鱼塘。应用实例：水生植物塘、养鱼塘。返回返回2010/2010/1水与生命水生植物塘水生植物塘 放养品种的选择取决于它们放养品种的选择取决于它们的适应和净化能力、收获处的适应和净化能力、收获处置及利用价值等。置及利用价值等。凤眼莲、绿萍等有很强的耐凤眼莲、绿萍等有很强的耐污能力，适合于前级多污带污能力，适合于前级多污带稳定塘放养；稳定塘放养；芦苇、水葱、菖蒲等具有中芦苇、水葱、菖蒲等具有中等耐污能力，适于在水浅的等耐污能力，适于在水浅的前级氧化塘栽植；前级氧化塘栽植；茨藻、金鱼藻等则适于在寡茨藻、金鱼藻等则适于在寡污带和后级氧化塘和接纳二污带和后级氧化塘和接纳二级处理水的塘中放养。级处理水的塘中放养。返回返回2010/2010/1水与生命养鱼塘养鱼塘 养鱼塘的水深宜采用养鱼塘的水深宜采用2 22.5m2.5m。最好采用多塘串联：前一、二级使废水最好采用多塘串联：前一、二级使废水BODBOD大幅度大幅度降低并培养藻类，水深应浅一些；第三、四级主降低并培养藻类，水深应浅一些；第三、四级主要培养浮游动物，它们以前面好氧塘的藻类为食要培养浮游动物，它们以前面好氧塘的藻类为食料，又作为后面养鱼塘鱼类的饵料；最后一级做料，又作为后面养鱼塘鱼类的饵料；最后一级做养鱼塘，水深应大一些。养鱼塘，水深应大一些。鱼种应以浮游生物为食料的鲢、鲤、鲫等为主，鱼种应以浮游生物为食料的鲢、鲤、鲫等为主，并合理搭配。并合理搭配。须防止含重金属和富集性毒物的废水进入，否则须防止含重金属和富集性毒物的废水进入，否则会通过食物链危及人体健康。会通过食物链危及人体健康。返回返回2010/2010/1水与生命污水灌溉污水灌溉 污水灌溉可分为旱田灌溉和水田灌溉。前者的机污水灌溉可分为旱田灌溉和水田灌溉。前者的机理与生物滤池类似，而后者则与氧化塘相近。理与生物滤池类似，而后者则与氧化塘相近。存在问题：存在问题：（1 1）如污水达不到农田灌溉标准，则如污水达不到农田灌溉标准，则会影响作物的生长、产量和品质，特别是污水中会影响作物的生长、产量和品质，特别是污水中的重金属和化学有机合成物会在作物的某些部位的重金属和化学有机合成物会在作物的某些部位富集，对人体健康造成危害。富集，对人体健康造成危害。（2 2）不能解决全年（雨季及冬季）污水问题，往）不能解决全年（雨季及冬季）污水问题，往往不能进行全年泼水灌溉。往不能进行全年泼水灌溉。返回返回