水体污染与污染源

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 水体污染与污染源,3.1 水体污染的概念,人类直接或间接地把物质或能量引入河流、湖泊、水库、海岸与水域，因而污染水体和底泥，使其物理化学性质、生物组成及底泥情况恶化，降低了水体的使用价值称为水体污染。引自中国大百科全书环境科学,3.2 污染源分类,3.2.1 分类 凡排出或释放的污染物能引起水污染的来源和场所称为水体污染源。污染源可按下述原则分类：(1)按污染物的成因。可将污染源分为自然污染源和人为污染源。(2)按排放污染物的性质。可分成物理污染源(如热能、放射性物质等)，化学污染源和生物污染源(如细菌病毒、寄生虫等)。,(3)按产生污染物的行业性质。可分成工业污染源、农业污染源、生活污水污染源和交通运输污染源等。(4)按污染源的时空分布特征。可分为连续排放源、间接排放源和瞬时排放源等，以及点污染源和非点污染源。此外，还可以根据污染源是否移动，分为固定污染源和移动污染源；按受纳水体类型分为降水、地表水和地下水的污染源等。,3.2.2 非点污染源 没有确定空间位置的污染源称为非点污染源(面源)。它们分散、范围大，难于监测和控制，又不能用排放标准来衡量。在水污染中，点与非点污染源污染的差别有：非点污染源的数量随时间变化可达几个数量级，而点源的变化很小；非点污染源在暴雨或暴雨后对水质的影响最大，而点源却在水体流量较小时影响大；一般说来，最经济、最有效的控制非点污染源的方法是良好的土地经营管理技术，未开发地区的自然保护，以及控制城市的建筑群等。,随着对点污染源的控制和治理，非点污染的污染问题将日益突出。如美国非点污染源造成的水质问题占全部水质问题的一半以上，每年排入江河的泥沙一半来自农田，还有80%氮和90%的磷是随土壤进入水体的。因此，在考虑水体污染源时，非点污染源是一个不容忽视的问题。,3.3 污染源的调查与评价,3.3.1 调查 为准确地掌握污染源排放的废、污水量及其中所含污染物的特性，找出其时空变化规律，需要对污染源进行调查。污染源调查的内容包括：污染源所在地周围环境状况；单位生产、生活活动与污染源排污量的关系；污染治理情况；废、污水量及其所含污染物量；排放方式与去向；纳污水体的水文水质状况及其功能；污染危害及今后发展趋势等。污染源调查可以采用调查表格普查、现场调查、经验估算和物料衡算等方法。,3.3.2 污染源评价 污染源评价是将调查所得到的大量数据进行处理，以确定各行业、各地区或各流域中的主要污染物和主要污染源。评价过程的实质，就是将污染源调查的数据进行“标准化”处理，将其转换成相互可比较的量，据此确定污染源和污染物的相对重要性。,3.3.2.1 排污量法 简单地统计各污染源的排污量，而后，以最大排污量居首，由大到小，依次排列。评价中所用的排污量，可以使用废水量，也可以使用污染物总量。采用这种方法的最大优点是简便。当采用废水量为排污量指标时，其缺点是未考虑废水中污染物的浓度，因为，即使同量的废水，其中所含污染物量也许相差极大。选用污染物量作为排污量指标时便可克服这一缺点。然而，这一方法仍不能克服不同浓度或量的污染物所引起污染毒害的程度。尽管排污量法简单、粗糙，但正由于其简单易行，至今仍然在不少场合下袭用。,3.3.2.1 污径比法,此法基于比较污染源所排放的废、污水流量与纳污水体径流量之比。,优点是考虑了纳污水体流量大小不同这一特点。排污量相同的污染源，在排入流量大的水体的重要性显然要小于流量小的纳污水体。,弱点：其一，只考虑了纳污水体的流量，而未考虑纳污水体的本底水质。较大污染源排入十分清洁的水体与较小污染源排入已污染水体的情况无法区别；其二，未考虑废、污水的浓度及污染物质类别不同而引起环境效应的差异。,3.3.2.3 超标法 在环境管理中，往往要求对污染源实行限期治理，使其达到规定的排放标准，以保证环境质量。为此，常常根据污染源是否达到排放标准进行评价与统计。在这一方法中，常使用工业废水排放标准或行业的废水排放标准来度量废水是否超标。其所排污物中有一项超标即列为超标排放污染源，超标排放污染源占调查区域中污染源的总数便是污染源超标排放率。由于制定废水排放标准时，已考虑了污染物的毒性，所以这一方法已含有其对环境污染的危害程度。,3.3.2.4 等标污染负荷与等标污染负荷比,(1)等标污染负荷是以污染物排放标准作为评价标准，对各种污染物进行标准化处理，求出各种污染物的等标污染负荷，并通过求和得到某个污染源(工厂)、某个地区和全区域的等标污染负荷。某污染物的等标污染负荷(P,i,)定义为：P,i,=C,i,/C,oi,*Q,i,式中：P,i,为某污染物的等标污染负荷(t/d或t/a)；C,i,为某污染物的实测浓度(mg/L)；C,oi,为某污染物的排放标准(mg/L)；Q,i,为含某污染物废水排放量(t/d或t/a)。,各污染物的综合等标污染负荷(P,n,)，是其所排入的若干种污染物的等标污染负荷之和。P,n,=P,i,=C,i,/C,oi,*Q,i,(i=1，2，3，n)某个流域(或区域)的等标污染负荷(P,m,)，是其中若干(m个)工厂(污染源)的综合等标污染负荷之和。P,m,=P,n,根据各类等标污染负荷值，即可相应计算出某流域(或区域)、某工厂、某污染物的污染负荷比。对污染负荷比进行分析、比较，就可确定出主要污染源与主要污染物。,某污染物的等标污染负荷(P,i,)，占综合等标污染负荷(P,n,)的百分比，称为等标污染负荷比(K,i,)，计算公式为：K,i,=P,i,/P,n,某流域内工厂污染负荷比用Kn表示：K,n,=P,n,/P,m,3.3.2.5 排毒系数,污染物的排毒系数(F,i,)，是假设污染物充分、长期作用于人体时，可以引起慢性中毒的人数，其基本计算公式为：F,i,=m,i,/d,i,式中，F,i,为某污染物排毒系数(人)；m,i,为某污染物排放量(kg)；d,i,为某污染物的评价标准(g/人)，指能够导致一个人出现中毒反应的污染物最小摄入量(g)。对于废水，d=某种污染物的慢性中毒阈剂量(mg/kg)成年人平均体重(55kg)。,据此基本公式，可以求出一个工厂、一个地区或一个流域的排毒系数：F,n,=F,i,F,m,=F,n,F,i,值完全是一个反映污染物排放水平的系数，它不反映任何外环境的影响，因此可以作为污染评价的一个客观指标。各种不同性质的污染物，通过这种标准化计算，具有了相同量纲，相互之间就有了可比性，为进一步运算打下了基础。,3.3.2.6 等标排放量 等标排放量(P)是污染物的绝对流失量m与卫生标准C的比值，基本计算公式为：P,i,=m,i,/C,i,P=m,i,/C,i,式中，P为某工厂的等标排放量m,i,为某污染物质的流失量(g/a)；C,i,为某污染物质卫生标准的阈浓度(mg/L)；P,i,为某污染物等标排放量(g/a)。,3.3.2.7 其它,污染物和污染源对环境潜在污染能力的评价以及污染源的污染程度的比较，除了上述介绍的几种评价方法之外，还可以用单位产量排污系数和单位产值排污系数来评价和比较。这种方法不但可以掌握污染物和污染源对环境污染的潜在影响程度，同时，也可以衡量企业的管理水平和技术水平。,(1)单位产量的某污染物排放量M,i,=Q,i,/W 式中，M,i,为每吨产品某污染物的排放量(kg/t)；Q,i,为某污染物的排放量(kg/a)；W为产品的产量(t/a)。(2)单位产值的排污系数N,i,=Q,i,/U 式中，N,i,每万元产值的某污染物排放量(kg/万元)；Q,i,为某污染物排放量(kg/a)；U为产品的产量(万元/a)。,3.4 污染源预测,3.4.1 工业污水量预测3.4.1.1 经济发展预测V=V,0,(1+),n,：经济年均增长率；n：间隔年数；V,0,：基准年产值；V：预测年产值,3.4.1.2 工业废水量预测,(1)例1 Q,t,=V,tij,d,i,(1-P,t,)10,-4,Q,t,：t年工业废水排放量(万吨/年)；V,tij,：为t年j地区i行业的工业产值(万元/年)；d,i,：为基准年行业的排污系数(吨/万元)；P,t,：为t年工业用水重复率(%)的增量；j：为预测区域的地区数；i：为预测的行业数。,(2)例2 Q,i,=DG(1-op)=DG(1-(P,2,-P,1,)/(1-P,1,)式中：Q,i,：预测年份的工业废水量(万立方米)；D：预测年份工业产值(亿元)；G：基准年万元产值工业废水量(立方米/万元)op：预测年份工业用水循环利用率的增量(%)P,2,、P,1,：分别为预测年和基准年工业用水循环利用率(%)。,3.4.2 工业污染物排放量预测(1)例1：D,ij,=C,i,j,V,tij,(1-f,1,)(1-f,2,),式中：D,ij,：为t年j污染物排放量(吨/年)；C,ij,：为基准年i行业j污染物排放系数(吨/万元)；V,tj,：为t年i至j行业的产值(万元/年)；f,1,、f,2,：分别为环境管理和污水治理水平系数与行业工艺科技水平系数。,(2)例2：W,i,=(qi-qo)C,0,10,-2,+wo式中：W,i,：预测年份某污染物排放量(吨/年)；qi：预测年份工业废水排放量(万立方米)；qo：基准年工业废水排放量(万立方米)；C,0,：含某污染物废水工业排放标准(mg/L)；W,0,：基准年某污染物排放量(吨/年)。,3.4.3 生活污染排放量预测(1)人口预测A=A,0,(1+p),n,式中：A：预测年份人口数；A,0,：基准年人口；p：人口增长率；n：规划年与基准年的年数差值。一般预测年份人口数，可采用地方人口规划量、无地方规划量时，采用上述人口预测方法进行预测。,(2)生活污水量预测 Q=0.365AF式中：Q：生活污水量(万立方米/年)；A：预测年份人口数(万人)；F：人均生活污水量(升/(日人)。(3)生活污染物排放量预测 Q,t,=Qa,t,式中：a,t,：为t年人均生活污染物排放浓度；a,t,的一般取值为：COD,cr,为100300mg/L；BOD,5,为100150mg/L。,3.4.4 面污染源排放量计算方法3.4.4.1 年平均面污染源产生量计算公式M,ss,=C,rsi,Q,fi,10,-3,式中：M,ss,：降雨径流中污染物流失量(kg/年)；C,rsi,：径流中污染物浓度(mg/L)，表 为九洲江流域中采用的值：Q,fi,：径流量(m,3,/年)。,(2)Q,fi,=F,i,i,H,r,10,-3,式中：F,i,：流失区面积(m,2,)；,i,：径流系数，H,r,：降雨量(mm/年)。i为不同下垫面，分为 i=1 稻田 2 山地 3 旱地 4 村镇,3.4.4.2 计算方法(1)a.据资料求得流域中稻田、山地、旱地和村镇的面积F,i,(单位m,2,)；b.求得年降雨量H,r,；c.查表得,i,。(2)据F,i,、H,r,、,i,据公式求得径流量Q,fi,。(3)查表得C,rsi,，据C,rsi,和Q,fi,，利用公式得面污染源发生量M,ss,。,3.5 水体污染物的来源及危害,3.5.1 水体污染来源 人类活动将大量未经处理的废水、废物直接排放江河湖海，污染地面水和地下水。人类活动造成水体污染的主要来源有：(1)工业生产过程排出的废水、污水和废液等,统称工业废水。这类废水成份极其复杂，量大面广，有毒物质含量高，其水质特征及数量随工业类型而异，大致可分三大类：含无机物的废水，包括冶金、建材、无机化工等废水；含有机物的废水，包括食品、塑料、炼油、石油化工以及制革等废水；兼含无机物和有机物的废水，如炼焦、化肥、合成橡胶、制药、人造纤维等。,(2)人们日常生活中排出的各种污水混合液，统称生活污水。随着人口的增长与集中，城市生活污水已成为一个重要污染源。生活污水包括厨房、洗涤、浴室用水以及粪便等，这部分污水大多通过城市下水道与部分工业废水混合后排入天然水域，有的还汇合城市降水形成的地表径流。由城市下水道