水资源与地质环境.pdf

二○○六年六月 第四章水资源与地质环境第四章水资源与地质环境第四章水资源与地质环境第四章水资源与地质环境 马润勇马润勇 第一节水资源与水环境问题概述第一节水资源与水环境问题概述 一、水资源的概念及其特征一、水资源的概念及其特征 （一）水资源的概念（一）水资源的概念 联合国教科文组织联合国教科文组织UNESCO 和世界气象组织和世界气象组织WMO共同制定的 水资共同制定的 水资 源评价活动源评价活动国家评价手册 中， 把水资源定义为国家评价手册 中， 把水资源定义为“可以利用或可能被可以利用或可能被 利用的利用的水源水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用 途而可被利用途而可被利用”。。 因此，可以把水资源理解为人类长期生存和发展过程中所需要的各种因此，可以把水资源理解为人类长期生存和发展过程中所需要的各种 水，既有数量和质量的涵义，又包括使用价值和经济价值。 水资源概念通水，既有数量和质量的涵义，又包括使用价值和经济价值。 水资源概念通 常有广义和狭义之分。狭义上是指人类能够直接使用的淡水常有广义和狭义之分。狭义上是指人类能够直接使用的淡水,可用它来满足可用它来满足 工业用水、农业用水和生活用水；广义上是指人类能够直接或间接使用的工业用水、农业用水和生活用水；广义上是指人类能够直接或间接使用的 各种水和水中物质，在社会生产中具有使用价值的水都可称为水资源。 它各种水和水中物质，在社会生产中具有使用价值的水都可称为水资源。 它 包括地球上所有的淡水和咸水，既包括天然水，也包括人类利用工程或生包括地球上所有的淡水和咸水，既包括天然水，也包括人类利用工程或生 物措施处理更新中的水。物措施处理更新中的水。 （二）水资源的基本特征（二）水资源的基本特征 水是环境中最活跃的要素。它不断地运动着，积极参与自然界中一系列水是环境中最活跃的要素。它不断地运动着，积极参与自然界中一系列 物理的、化学的和生物的过程。地表化学元素的迁移和转化，地球表面的物理的、化学的和生物的过程。地表化学元素的迁移和转化，地球表面的 侵蚀、搬运和堆积，土壤的形成和演化，生物的生长和进化，都与水的循侵蚀、搬运和堆积，土壤的形成和演化，生物的生长和进化，都与水的循 环密切相关。水参与了自然界物质的循环。因此，水是一种动态资源，是环密切相关。水参与了自然界物质的循环。因此，水是一种动态资源，是 可以更新的资源。可以更新的资源。 1、 储、 储量的有量的有限性限性 地球上的水以固、液、汽相三种状态出现，且全部分布在海洋、大气地球上的水以固、液、汽相三种状态出现，且全部分布在海洋、大气 和陆地的贮存库中。地球上水的总量很大，据估计约有和陆地的贮存库中。地球上水的总量很大，据估计约有13.6亿亿km3 ，其中，其中 咸水占咸水占97.3％，淡水只占％，淡水只占 2.7％。而淡水中有％。而淡水中有77.2％ 以冰盖和冰川的形式％ 以冰盖和冰川的形式 存在于极地和高山上，目前还极少被利用（表存在于极地和高山上，目前还极少被利用（表4-1）。可见，水资源储量是）。可见，水资源储量是 有限的，人类生命所必需的淡水更加有限。据联合国专家最新估计有限的，人类生命所必需的淡水更加有限。据联合国专家最新估计1997, 全球陆地可更新淡水资源量大约为全球陆地可更新淡水资源量大约为0.475 亿亿km3。而其中易于开采、可供人。而其中易于开采、可供人 类使用的淡水资源量还不足全球淡水的类使用的淡水资源量还不足全球淡水的1％。％。 4 表表4-1 地地球球上的上的储储水量水量 5 6 7 2、、补给补给的的循环性循环性 自然界中各种形态的水由于自然和人为因素的影响处于不断运动和自然界中各种形态的水由于自然和人为因素的影响处于不断运动和转转 换换之中，水的这种运动和转换构成了水文循环。毫无疑问，水文循环不仅之中，水的这种运动和转换构成了水文循环。毫无疑问，水文循环不仅 对水资源的多少和时空分布有决定性作用，而且对自然条件下甚至污染条对水资源的多少和时空分布有决定性作用，而且对自然条件下甚至污染条 件下的水质都有决定意义。件下的水质都有决定意义。 地球上的水处于一种动态平衡状态。水循环是在一个庞大的天然水资地球上的水处于一种动态平衡状态。水循环是在一个庞大的天然水资 源系统中进行的。源系统中进行的。太阳太阳能的能的作作用用下下，，江江、、河河、、湖湖、海、海等等广广阔阔水水面面以以及及土壤土壤 表面、表面、植植物物茎叶等茎叶等通过通过蒸蒸发发形成形成水水汽汽升空凝结升空凝结成成云云适当适当的的条件下条件下以某以某 种种形形式降落式降落地地表表 一一部部分在地分在地面面汇集汇集成成江河湖泊江河湖泊，，称称为地为地面面径流径流；；一一部部 分分渗入渗入地地下下，，成成为地为地下径流下径流；它；它们们有有时时相相互交流互交流转转换换，，最最后后都都注入注入海洋海洋。。 江江、、河河、、湖湖、海、海等再等再以水以水面面蒸蒸发发形形式向式向大大气气圈输圈输送送水分水分；土壤表面、；土壤表面、吸吸 收收水分水分后后的的植植物物仍仍然然通过通过茎叶蒸茎叶蒸腾腾江江水水送送入入大大气气圈圈中。中。如如此此往复便往复便形成了形成了 水的水的无无终止终止的的往复往复循环循环过程。过程。 处于水循环系统中的地表和地下的淡水，处于水循环系统中的地表和地下的淡水， 不断获得大气降水的补给，并供给人类利用和满足生态环境平衡的。不断获得大气降水的补给，并供给人类利用和满足生态环境平衡的。 8 9 3、、时空时空分分布布的的不不均匀均匀性性 气候条件决定水的分布。其中，以降水最为重要。受综合性气候带的控气候条件决定水的分布。其中，以降水最为重要。受综合性气候带的控 制，各地降水量差别甚大，因此，水资源在地域上分布很不均匀。以中国制，各地降水量差别甚大，因此，水资源在地域上分布很不均匀。以中国 为例，南方多降水多，水资源丰富；北方降水少，水资源短缺。同时，由为例，南方多降水多，水资源丰富；北方降水少，水资源短缺。同时，由 于中国地处内陆，除东南沿海较湿润外，大部分属干旱－半干旱地区。在于中国地处内陆，除东南沿海较湿润外，大部分属干旱－半干旱地区。在 同一年内，降水分配也很不均匀，多集中于同一年内，降水分配也很不均匀，多集中于7～～9 月份，因此常出现干旱和月份，因此常出现干旱和 洪涝等灾害。洪涝等灾害。 4、、用途的用途的不不可可替代替代性性 地球在漫长的地质演化过程中，始终伴随着水的参与。水的循环与运地球在漫长的地质演化过程中，始终伴随着水的参与。水的循环与运 动作为一种外动力地质作用，改变着地球的地表形态。一切生物体内都含动作为一种外动力地质作用，改变着地球的地表形态。一切生物体内都含 有水。人体的有水。人体的70％由水组成，哺乳动物含水％由水组成，哺乳动物含水60％～％～68％，植物含水％，植物含水75％～％～ 90％。如果缺乏水，植物就要枯萎，动物就要死亡，物种就会绝迹，人类％。如果缺乏水，植物就要枯萎，动物就要死亡，物种就会绝迹，人类 就不能生存。就不能生存。水资源在国水资源在国民民经济经济建设建设的各的各行行各各业业中中占占有有重重要的地要的地位位。水既。水既 是是生活资生活资料料，又，又是是生生产产资资料料，，工农业工农业生生产产和生活和生活供供水水都都要要消耗消耗大大量水。水量水。水 是是推推动人类动人类进进步步和和社会社会发展的发展的重重要的要的物物质资源。质资源。 10 中国中国年年降降水量分水量分布布图图 11 12 全球全球月月降降水量分水量分布布图图 13 世界世界降降水量分水量分布布图图 14 5、、利用利用不不当当的的危害危害性性 水资源为社会经济发展、自然环境保护做出了巨大贡献，但水资源开发利水资源为社会经济发展、自然环境保护做出了巨大贡献，但水资源开发利 用不当则会祸及人类。如水利工程设计不当、管理不善，常造成垮坝事故或引用不当则会祸及人类。如水利工程设计不当、管理不善，常造成垮坝事故或引 起土壤次生盐碱化，有时还会引起生态环境发生重大变化，如埃及阿斯旺水坝起土壤次生盐碱化，有时还会引起生态环境发生重大变化，如埃及阿斯旺水坝 建成后，血吸虫病蔓延，对库区居民的健康造成极大的危害。工业废水、生活建成后，血吸虫病蔓延，对库区居民的健康造成极大的危害。工业废水、生活 污水的大量排放，因其环境恶化，危害人畜安全；过量抽取地下水也会造成地污水的大量排放，因其环境恶化，危害人畜安全；过量抽取地下水也会造成地 面下沉，诱发地震等人为灾害。面下沉，诱发地震等人为灾害。 （三）地下水资源的特征（三）地下水资源的特征 地地下下水资源水资源是指是指赋赋存和存和运移运移于于地地表表以以下下岩岩土土层层中具有利用价值的地中具有利用价值的地下下水。水。 它服从于地球水的总循环，并有自己的运动规律，也是大陆总水资源的重要它服从于地球水的总循环，并有自己的运动规律，也是大陆总水资源的重要 组成部分。广义的地下水资源包括淡水、卤水、矿水、热水等。组成部分。广义的地下水资源包括淡水、卤水、矿水、热水等。 地地下下水水与与一一般般的的矿矿产产资源资源不不完完全相全相同，同，主主要要表现表现在地在地下下水具有水具有流流动动性性和可和可恢恢 复复性性等等特特点，通过点，通过补给补给、、径流径流、、排泄排泄的的运运动动形形式式，，循环迁移循环迁移，，显示显示出出有有规律规律 的的变变化化。在一。在一般情况般情况下下，地，地下下水水主主要要接接受受降降水或地水或地表表水水直接、间接直接、间接的的补给补给，， 而通过而通过潜潜水水蒸蒸发发、、泉泉水水溢溢出出或地或地下径流等下径流等形形式式排泄排泄。。 15 正常的自然条件下，地下水的补给与消耗量基本上能达到天然平衡。人正常的自然条件下，地下水的补给与消耗量基本上能达到天然平衡。人 为开采条件下，虽然改变了原来的补、排关系，但只要开采量以及其他消为开采条件下，虽然改变了原来的补、排关系，但只要开采量以及其他消 耗与补给量保持平衡，就能维持地下水正常的循环，而不出现异常状况；耗与补给量保持平衡，就能维持地下水正常的循环，而不出现异常状况； 否则就会由于过量开采而破坏原有的平衡关系，造成水位持续下降、水量否则就会由于过量开采而破坏原有的平衡关系，造成水位持续下降、水量 逐渐衰竭等现象。逐渐衰竭等现象。 地地下下水在水在开采条件下开采条件下，，除得除得到到天然天然补给补给外外，，还还会会由于由于水动水动力力条件条件的的改变改变 而而得得到额到额外外的的补补充充。。如外如外围围地地区区周边周边补给补给、、河流河流岸边岸边的的渗渗透透补给补给、相、相邻邻含含 水水层层的的越越流补给流补给、、承压承压水的水的弹弹性性释放释放补给补给，以，以及由于开采及由于开采使水使水位位降降低低而而扩扩 大大的的渗渗透透补给等补给等。此。此外外，，还还有各种有各种形形式式的人的人工工补给等补给等。。 从供水意义来说，最具有实际价值的是地下水的循环交替过程中的可恢从供水意义来说，最具有实际价值的是地下水的循环交替过程中的可恢 复资源部分。天然条件下，上述可供利用的可恢复资源，称为天然资源；复资源部分。天然条件下，上述可供利用的可恢复资源，称为天然资源； 而实际开采利用的地下水资源称为开采资源。而实际开采利用的地下水资源称为开采资源。天然天然资源的资源的多少多少，，主主要要决决定定 于补给条件于补给条件或或天然天然补给补给量量；；而而开采开采资源的水量资源的水量大大小小，，除除决决定定于于天然天然情况情况与与 开采开采情况情况下下的的补给条件补给条件外外，，还决还决定定于开采条件于开采条件与与经济经济技术技术条件条件。。 16 二、水资源供求状况二、水资源供求状况 一一 世界水资源的供求状况世界水资源的供求状况 全球各大洲水资源量分配以及人均水资源量也存在着很大的差异全球各大洲水资源量分配以及人均水资源量也存在着很大的差异表表4-2. 表表4-2 全球全球各各大大洲洲水资源量水资源量及其及其利用利用 17 随着人类文明的进步和社会经济的发展，水资源的需求量也在不断增随着人类文明的进步和社会经济的发展，水资源的需求量也在不断增 加。二次世界大战后，世界经济发展迅猛，用水量急剧增加。加。二次世界大战后，世界经济发展迅猛，用水量急剧增加。1995年全球用年全球用 水量已达水量已达37880亿亿m3，人均用水约，人均用水约660m3，用水总量占可利用再生淡水资源量，用水总量占可利用再生淡水资源量 的的27％～％～30％。由于淡水资源分布极不均匀，许多国家或地区出现了用水紧％。由于淡水资源分布极不均匀，许多国家或地区出现了用水紧 张的局面，全球约有张的局面，全球约有4.6亿人生活在用水高度紧张的国家或地区。亿人生活在用水高度紧张的国家或地区。 二二 中国水资源的供求状况中国水资源的供求状况 中国水资源比较丰富，正常年全国平均降水量约中国水资源比较丰富，正常年全国平均降水量约630mm，小于全球陆地平，小于全球陆地平 均年降水的均年降水的800mm。全国河川多年平均径流量为。全国河川多年平均径流量为2712亿亿m3/a，平均径流深为，平均径流深为 285mm多年平均地下水天然资源量为多年平均地下水天然资源量为8288亿亿m3/a，地下水开采资源量为，地下水开采资源量为2940 亿亿m3/a表表4-3。。 中国水资源中国水资源总总量量居居世界世界第第6位位，，仅决于仅决于巴西巴西、、俄罗俄罗斯斯、、加加拿拿大、大、美美国和国和印印 度尼西亚度尼西亚。。但但因人因人口众口众多多，人，人均均水量水量很很少少。。按按1997年年人，人，计计算算，中国人，中国人均均水水 资源量为资源量为2200m3，，仅仅为世界人为世界人均均水资源量的水资源量的1／／3左右左右，，是是美美国人国人均均水资源量水资源量 的的1／／5，，加加拿拿大大的的1／／50，，略略高于高于印度印度。。 18 19 20 21 22 表表表表4 4- -3 3 中国按流域水系分区多年平均水资源量中国按流域水系分区多年平均水资源量中国中国按按流流域域水水系系分分区区多多年年平平均均水资源量水资源量1956195619791979年年年年 23 1949～～1999年的年的50年间，中国人口增加了年间，中国人口增加了1.3倍，国民经济生产总值增倍，国民经济生产总值增 长了长了30多倍，用水总量增加了多倍，用水总量增加了4倍多倍多图图4-1。。1950～～1980年，水资源利用年，水资源利用 以农业用水为土，灌溉农业取得很大的发展，用水总量由以农业用水为土，灌溉农业取得很大的发展，用水总量由1030亿亿m3增加到增加到 4437 亿亿m3。。1980年以来，用水增长以工业和城市生活用水为土，年以来，用水增长以工业和城市生活用水为土，2001年全年全 国用总水量国用总水量5567亿亿m3，其中地表水源供水量占，其中地表水源供水量占79.9％，地下水源供水量占％，地下水源供水量占 19.7％，污水处理再利用和集雨工程供水量占％，污水处理再利用和集雨工程供水量占0.4％。％。工业工业和和城市城市生活用水生活用水 图图图图 4 4- -1 19491 1949～～～～1997 1997 年中国社会年中国社会年年中国中国社会社会 经济发展与用水增长趋势经济发展与用水增长趋势经济发展经济发展与与用水用水增增长长趋势趋势 的的持续持续增增长长与与有有限限供供水之水之间间 的的矛盾矛盾，，造造成了成了水资源的水资源的供供 需需失失衡衡，，城市城市和和工业工业用水用水挤挤 占占了农业了农业用水用水；；国国民民经济用经济用 水水挤挤占占了了生生态环境态环境用水，用水，加加 剧剧了了生生态环境态环境的的恶恶化化。。 24 三、水环境问题概述三、水环境问题概述 由于由于人人口口的的急剧增急剧增加加，，工农业工农业和和交交通通运运输输业业的的迅猛迅猛发展，水资源发展，水资源短缺短缺、、 水质水质恶恶化、化、水源水源污染等污染等水水环境环境问问题日趋严题日趋严重重，，成了成了制制约社会约社会经济发展的经济发展的主主 导导因因素素。。 （一）淡水资源短缺（一）淡水资源短缺 地地球球上上总总水量水量虽虽然很大然很大，，但但可为人类可为人类直接直接利用的利用的淡淡水水却非却非常有常有限；限； 由于由于水资源分水资源分布布的的不不均匀均匀，使，使得得许许多多地地区区没没有有稳稳定定、、充充足的足的淡淡水水来来源源；； 人类人类消消费费的的淡淡水量一水量一直直在在迅速增迅速增加加,淡淡水的水的供供需需比矛盾比矛盾越越来来越越突突出；出； 管管理理不不善善、、浪费浪费、、水水污染加污染加剧剧了淡了淡水资源的水资源的短缺短缺。。 淡淡水资源水资源短缺短缺已已成成为一为一个个世界世界性性的的现现象象 l缺缺水水问问题题在在全全世界有世界有100多个多个国家存在，国家存在，约约占占全球陆全球陆地地面积面积的一的一半半；； l欧洲欧洲淡淡水资源水资源比比较丰富较丰富，，最最严严重缺乏重缺乏淡淡水资源的水资源的是是非洲非洲。。 u淡淡水资源水资源短缺短缺已已经经成成为为许许多多国家制国家制约社会约社会经济发展的因经济发展的因素素，，甚至影响甚至影响到到 人人民民的的基本基本生存。生存。 25 （二）水体污染（二）水体污染 水体污染指的是由于人类活动排放的未经处理或不达标的污染物进入水体污染指的是由于人类活动排放的未经处理或不达标的污染物进入水水体体污染污染指指的的是是由于由于人类活动人类活动排放排放的的未未经经处处理或理或不不达达标标的的污染污染物进物进入入 河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或河流河流、、湖泊湖泊、海洋、海洋或地或地下下水水等等水水体体，使水和水，使水和水体体底泥底泥的的物物理理、化学性、化学性质或质或 生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值。生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值。生生物物群群落落组组成成发生发生变变化化，，从从而而降降低低了了水水体体的使用价值。的使用价值。 水水体体污染污染的的来来源源主主 要有要有工业工业废废水水、、生活生活污污水和水和农业农业污污水水三三个个方方面面。。 我国水污染情况相当严重。根据我国水污染情况相当严重。根据2001年中国水资源公报，全国废污年中国水资源公报，全国废污 水排放总量为水排放总量为626亿亿t不包括火电直流冷却水不包括火电直流冷却水 。排放总量比。排放总量比1949年的年的 20多亿吨增加了约多亿吨增加了约30倍；废污水年排放量大于倍；废污水年排放量大于20亿亿t的有的有13个省个省自治自治 区区；全国；全国700多条主要河流的水质监测评价结果表明，在多条主要河流的水质监测评价结果表明，在12.1万万km的评的评 价河长中，符合和优于Ⅲ类水的河长占总评价河长的价河长中，符合和优于Ⅲ类水的河长占总评价河长的61.4％；在评价的％；在评价的 24个湖泊中，只有个湖泊中，只有10个湖泊水质符合或优于Ⅲ类水；在个湖泊水质符合或优于Ⅲ类水；在118座大城市中座大城市中 约有约有98％的浅层地下水受到不同程度的污染，近岸海域劣Ⅳ类海水占％的浅层地下水受到不同程度的污染，近岸海域劣Ⅳ类海水占32 ％。水污染进一步加剧了部分地区的水资源紧缺状况。％。水污染进一步加剧了部分地区的水资源紧缺状况。 26 27 中国主要城市地下水质变化趋势中国主要城市地下水质变化趋势中国主要城市地下水质变化趋势中国主要城市地下水质变化趋势 28 全国地下水质量分布图全国地下水质量分布图全国地下水质量分布图全国地下水质量分布图 29 （三）河川径流量减少（三）河川径流量减少 全球全球气气候变候变暖暖和和近几十近几十年年人类经济活动的人类经济活动的加加剧剧，使，使得得以以河流河流和和湖泊湖泊为为主主的地的地 表表水水体体发生发生了很大了很大变变化化，，河川径流河川径流减减少少、、湖泊湖泊萎萎缩缩、、沼泽沼泽湿湿地地缩缩小小，，进进而而导导致致这这 些些地地表表水水体体的的环境环境功功能能下降下降。。人类经济活动，必然影响地表径流和地下径流的变人类经济活动，必然影响地表径流和地下径流的变 化。这种变化在主要在干旱地区或内陆地区表现得尤为突出。经济活动不同类化。这种变化在主要在干旱地区或内陆地区表现得尤为突出。经济活动不同类 型，对河川径流量的影响不同；经济活动规模不同，对径流的影响也不相同。型，对河川径流量的影响不同；经济活动规模不同，对径流的影响也不相同。 20世世纪纪,70年代年代以以来来，，我我国国黄河黄河黄黄河河开开始始出现断出现断流流，并，并日日益益加加剧剧。。黄黄河下河下游频频游频频发发 生生断断流流的的原原因因虽虽然很然很多多，，但但主主要因要因素是素是经济发展经济发展导导致致用水量用水量急剧增急剧增加加、、管管理理不不善善 和用水和用水浪费浪费造造成成的，的，尤尤其其是是用水量用水量失失控控以以及及不不合理合理调调引引河河水水加加剧剧了了黄黄河河水资源的水资源的 短缺短缺和和下下游游河河道道断断流流；； 由于由于黄淮黄淮海海平平原原普遍普遍缺缺水，水，河川径流河川径流剧剧减减，，河河道道全全年年大部大部分分时时间断间断流流，，成成为为间间 歇歇性性河流河流，，入入海海水量水量大大幅幅度度下降下降；； 海海河河水水年年径流径流量量从从20世世纪纪50年代年代的的242亿亿m3已已减减到到90年代年代的的66.24亿亿m3左右左右，，个个 别枯别枯水水年份年份只只有有了了亿多亿多立立方方米米；； 东北东北地地区区的的辽辽河河，，1998年干年干流流新新城城子段子段自自5月月16日日至至6月月21日日出现断出现断流流37天天，，直直 接接造造成成辽辽河河左左岸岸傍傍河河取取水水工工程和程和石佛寺石佛寺等等灌灌区区用水用水紧张紧张。。 30 31 全全国各国各省省湿湿地地面积面积 32 全球全球河流流河流流域域最大最大径流径流量量逐逐月变月变化化 33 34 35 36 （四）地下水枯竭（四）地下水枯竭 地下水具有水质好、温差小、易开采、费用低等特点。但地下水在含水层地下水具有水质好、温差小、易开采、费用低等特点。但地下水在含水层 中流动速度十分缓慢，自然补给量往往低于抽水量，很容易引起含水层衰竭。中流动速度十分缓慢，自然补给量往往低于抽水量，很容易引起含水层衰竭。 随着用水量的增加，人们常常超量抽取地下水，从而引起地下含水层的衰竭和随着用水量的增加，人们常常超量抽取地下水，从而引起地下含水层的衰竭和 地面沉降。如美国得克萨斯州西部一些地区因对地下水抽采过量，浅部含水层地面沉降。如美国得克萨斯州西部一些地区因对地下水抽采过量，浅部含水层 衰竭缺水的土地经常遭受干旱，松散的表上被风吹扬而经常形成沙尘暴。衰竭缺水的土地经常遭受干旱，松散的表上被风吹扬而经常形成沙尘暴。 西安地裂缝与地面沉降关系图西安地裂缝与地面沉降关系图西安地裂缝与地面沉降关系图西安地裂缝与地面沉降关系图 中国的中国的华华北北地地区区因过因过度度开采开采地地下下 水，水，已已出现全球最大出现全球最大的地的地下下水水漏斗漏斗，， 面积面积达达5万万km2，，目前目前仍仍在在扩扩大大之中，之中， 个个别别地地段段甚至甚至出现出现地地裂缝裂缝。。由于由于区域区域 性性地地下下水水位位下降下降，，华华北北平平原原的地的地面面沉沉 降降面积也面积也越越来来越越大；大；在在沿沿海海地地区区，地，地 下下水水漏斗漏斗极极易易引起引起海海水水入入侵侵。。据据统统 计计，中国地，中国地下下水水降落降落漏斗漏斗100多个多个，， 46城市城市出现出现地地面面沉沉降降 。 37 河北隆尧县地下水超采河北隆尧县地下水超采河河北北隆尧县隆尧县地地下下水水超超采采 出现出现出现出现2.52.5公里地裂缝公里地裂缝公公里里地地裂缝裂缝 38 （五）水文循环发生变化（五）水文循环发生变化 地地面面降降水水与与蒸蒸发制发制约着大约着大气气与与水水圈圈的的关系；关系；渗流渗流与与植植物物根根系系作作用用、、毛细毛细管管作作 用用将将地地表表水水体体与与地地下下水联水联系系起起来；来；湖泊湖泊与与水水库、库、冰川冰川与积与积雪雪、、沼泽沼泽与与湿湿地地调节调节 着天然着天然水水体体的的循环；循环；江河径流江河径流、海洋表面、海洋表面蒸蒸发和发和降降水又使水又使陆陆地水地水体体与海洋形成与海洋形成 水的水的大循环大循环。。这这是自然是自然条件下条件下，地，地球球上的水文上的水文循环循环过程。过程。然然而，在人类的而，在人类的参与参与 下下，使地，使地球球上的水上的水平衡平衡循环系循环系统统发生发生了了巨巨大大的的变变化化。。 u人类地面不透水建（构）筑面积的增大和管道排水、防渗设施的不断增多，人类地面不透水建（构）筑面积的增大和管道排水、防渗设施的不断增多， 使城区地表径流的汇集加快，地表径流系数增大，使城区地表径流的汇集加快，地表径流系数增大，对地下水的入渗补给减对地下水的入渗补给减 少，少，改变了城市的水文循环与自然水循环系统的天然功能。改变了城市的水文循环与自然水循环系统的天然功能。 u城市能源消耗量大而形成的城市能源消耗量大而形成的“城市热岛效应城市热岛效应”，对整个城市及其周围地区的大，对整个城市及其周围地区的大 气环流和水文循环也产生一定的影响。气环流和水文循环也产生一定的影响。 u水利工程也是人类改变自然水循环模式的重要方法。如南水北调引水工程，水利工程也是人类改变自然水循环模式的重要方法。如南水北调引水工程， 是中国最大的区域性调水项目，它不仅改变调水区和调入区的地表径流量，是中国最大的区域性调水项目，它不仅改变调水区和调入区的地表径流量， 而且也将影响两区的蒸发与降水，其环境生态效应不容忽视。而且也将影响两区的蒸发与降水，其环境生态效应不容忽视。 39 第二节 水体污染第二节 水体污染 1））水水污染问污染问题题可可追溯追溯到到几几个个世世纪纪以以前前，，早早在在罗罗马马时时期，期，来自来自采采矿矿场场的的重重金金属属 和和来自来自城市城市的的病原病原体就体就已已经在经在当当地地引起引起了了严严重重的水的水污染污染。。 2））18世世纪末纪末叶叶，，由于由于城市城市生活生活污污水的水的不断不断注入注入以以及及工业工业废废水的水的排排入入，，英英国的国的 泰晤士泰晤士河河变变成了成了恶恶臭臭、、有有毒毒和和充充满满细菌细菌的的““死死河河””。。 3））由于由于工业工业革革命命和世界人和世界人口口的的不断不断激激增增，，再加再加上上工业、农业工业、农业和和交交通通运运输输业业的的 迅猛迅猛发展，水发展，水污染污染已已成成为为全球性环境全球性环境问问题题 下下水水道道排泄排泄的的细菌、细菌、营养营养物物和和化学化学肥肥料料的的流流失失；； 农农田田流流失失的的杀杀虫虫剂剂和和除除草剂草剂；； 交交通通线线散散溢溢的的油脂油脂与与各种各种化学化学制制品品；； 从从空空气中气中沉沉降下降下来来的的污染污染物物质以质以 从从垃圾垃圾堆堆中中渗流渗流出来出来的的化学物化学物质质；； 工工矿矿企企业业排放排放的的废废余余热热水水等等。。 使地使地球球上的上的河流河流、、湖湖使地使地球球上的上的河流河流、、湖湖 泊泊、海洋、海洋等等水水体受体受到到泊泊、海洋、海洋等等水水体受体受到到 了不了不同程同程度度的的污染污染。。了不了不同程同程度度的的污染污染。。 导导致致水水体富体富营养营养化化导导致致水水体富体富营养营养化化 40 一、水体污染的基本概念一、水体污染的基本概念 （一）水体污染的定义（一）水体污染的定义 当当进进入入水水体体中的中的污染污染物物超超过过了了其其自自身身的的环境环境容容量或量或自自净净能能力力，使水质，使水质变变 坏坏，，失失去去了了水水体体的的原原有价值和有价值和作作用的用的现现象，象，称称为水为水体体污染污染。。 导致水体污染的因素有自然因素和人为因素两大类。导致水体污染的因素有自然因素和人为因素两大类。 1））自然自然因因素素 主主要要由由自然环境自然环境的既有的既有条件条件、、非非人类因人类因素出现素出现的的自然环境自然环境条件条件的的变变化化 现现象象引起引起对对水的水的污染污染。。 特特殊殊的地质的地质条件条件使某种使某种化学元素大化学元素大量量富富集集；； 天然天然植植物物在在腐烂腐烂时时产产生某生某些些有有害害物物质质；； 雨雨水水降降到到地地面面后后挟挟带带各种各种物物质质流入流入水水体体等等造造成成的水的水体体污染污染；； 火火山山喷喷发的有发的有害害物物质质；； 深深部断部断层层、、岩岩浆浆活动活动引起引起的有的有害害气气体体溢溢出出等等 41 2））人为因人为因素素 主主要要是是由于由于人类活动人类活动排放排放的的污染污染物进物进入河流入河流、、湖泊湖泊、海洋、海洋或地或地下下水水等等水水体体，， 使水的使水的物物理理、化学性、化学性质或生质或生物物群群落落组组成成发生发生变变化化，，从从而而降降低低了了水水体体的使用价的使用价 值，值，这这种种现现象象称称为水为水体体污染污染中国中国大大百百科科全全书书环境环境科科学学 。 。 u早期的水体污染主要是由人口稠密的大城市的生活污水造成；早期的水体污染主要是由人口稠密的大城市的生活污水造成； u产业革命后，工业排放的废水和废物成为水体污染的主要来源；产业革命后，工业排放的废水和废物成为水体污染的主要来源； 20世纪世纪 50年代以后，在一些水域和地区，由于水体严重污染而危及人类的生产年代以后，在一些水域和地区，由于水体严重污染而危及人类的生产 和生活。 随着工业生产的发展和城市规模的扩大，大量未经处理的工业废水和和生活。 随着工业生产的发展和城市规模的扩大，大量未经处理的工业废水和 城市污水排放到自然环境中，水污染范围不断扩大，污染程度日益严重城市污水排放到自然环境中，水污染范围不断扩大，污染程度日益严重。。 我我国国改改革革开开放放以以来来，，东东部部地地区区水水体体污染污染十十分分严严重重。。随随着着淮淮河河、、太湖等太湖等重重污染污染 地地区区一一些些“癌症村癌症村”陆陆续续出现出现钱塘钱塘江江水水污染污染导导致致50多多人人患癌症患癌症死亡死亡；；湖湖北北襄樊襄樊 水水污染污染导导致致癌症村癌症村130人人死亡死亡；；淮淮河河的的最大最大支支流流沙沙颍颍河河沿沿岸岸的的河河南南省省沈丘沈丘县县，，出出 现了现了多个多个“癌症癌症高高发发村村”。。东东孙楼村孙楼村已已经经死亡死亡的的癌症患者癌症患者有有59人，人，正正在在治治疗疗的的癌癌 症患者３症患者３人人；；陈陈口口村患癌症村患癌症已已经经死亡死亡的的村村民民有有116人，人，正正在在治治疗疗的有的有28人，人，另另有有 16名儿童患名儿童患有有痴呆傻残痴呆傻残等等先先天性天性疾疾病病；；孙孙营营村村有有37人人已已经经死死于于各类各类癌症癌症，，正正在在 治治疗疗的有的有１１人，人，儿童畸儿童畸形、形、残疾残疾、、痴呆患者５痴呆患者５人。有人人。有人调调查查表表明明，，沿沿淮淮地地区区由由 水水污染污染引起引起的的癌症癌症发发病病率率比比全全国国平平均均发发病病率率高高出出10倍倍以上。以上。 42 43 44 45 46 全国大陆化学需氧量排放量分布图全国大陆化学需氧量排放量分布图全全国国大陆化学大陆化学需需氧氧量量排放排放量分量分布布图图 47 20062006年各地区废水排放量情况年各地区废水排放量情况年年各地各地区区废废水水排放排放量量情况情况 1995年年，，全全国国废废水水排放排放总总量量（（未未含含乡镇乡镇工业工业））356.2 亿亿吨吨，，其其中中工业工业废废 水水排放排放量量222.5 亿亿吨吨，，工业工业废废水中水中含含化学化学需需氧氧物物770万吨万吨，，重重金金属属排放排放量量 1823吨吨，，砷砷排放排放量量10，，840吨吨，，氰氰化物化物排放排放量为量为2504吨吨，，挥挥发发酚酚排放排放量量6366 吨吨，，石石油油类类排放排放量量64，，341吨吨，，悬浮悬浮物物排放排放量量808吨吨，，硫硫化物化物排放排放量量4.3万万 吨吨。。 48 49 50 51 52 20052005 年年年年 1111 月月 ，， 航航 拍拍 受受 污污 染染 的的 月月 ，， 航航 拍拍 受受 污污 染染 的的 松松 花花 江江 （（ 松松 花花 江江 （（ 11.311.3 松松 花花 江江 污污 染染 事事 松松 花花 江江 污污 染染 事事 件件 ）） 件件 ）） 2005年年11月月13日日，中国，中国石石油油天然天然气气股股份份有有限限公公司吉林司吉林石石化化分分公公司双苯厂硝司双苯厂硝基基 苯精馏塔苯精馏塔发生发生爆炸爆炸，，造造成成8人人死亡死亡，，60人人受受伤伤，，直接直接经济经济损损失失6908万万元元，并，并引引发发 松松花花江江水水污染污染事事件件。。 53 （二）水体污染的判别指标 水质水质是指是指水和水和其其中所中所含含的的杂杂质共同质共同表现出来表现出来的的综综合合特特性性。水质。水质指指标标则则表表 示示出出水中水中杂杂质的种类和数量，质的种类和数量，是是衡衡量水质和水量水质和水体体污染污染程程度度的的标标准准。。水质指水质指 标项目总共有上百种，包括金属元素、酸根、有机农药等等。反映水体污标项目总共有上百种，包括金属元素、酸根、有机农药等等。反映水体污 染程度的水质指标有下列几项染程度的水质指标有下列几项 1．．pH值值 水的水的pH值用值用来表来表示示水中水中酸酸、、碱碱的的强强度度。。pH值的定义是溶液中氢离子浓值的定义是溶液中氢离子浓 度的负对数。天然水的度的负对数。天然水的pH值通常受其中二氧化碳、重碳酸根和碳酸根的控值通常受其中二氧化碳、重碳酸根和碳酸根的控 制。其变化范围在制。其变化范围在4.5～～8.5之间，一般为之间，一般为7.0～～8.5。。pH值对污水处理及综值对污水处理及综 合利用、水中生物的生长繁殖、排水管道使用寿命等都有很大影响。合利用、水中生物的生长繁殖、排水管道使用寿命等都有很大影响。 2．悬浮．悬浮物物 悬浮悬浮物是指物是指水中水中呈呈固固体体状状的的泥泥沙沙和和胶胶体体等等不不溶溶解解物物质质。悬浮物不仅影。悬浮物不仅影 响水的透明度，由于它往往易吸附有毒有害物，导致水质变坏。中国工业响水的透明度，由于它往往易吸附有毒有害物，导致水质变坏。中国工业 “三废三废”排放标准中规定，悬浮物不得超过排放标准中规定，悬浮物不得超过30～～800mg／／L。悬浮物是废水处。悬浮物是废水处 理厂设计的重要参数之一，也是衡量废水处理效果的一项重要指标。理厂设计的重要参数之一，也是衡量废水处理效果的一项重要指标。 54 3．．有有机机物物浓浓度度 有机物的组成比较复杂，分别测定它们的含量比较困难，一般采用下面几个有机物的组成比较复杂，分别测定它们的含量比较困难，一般采用下面几个 指标来表示有机物的浓度指标来表示有机物的浓度 1生生物化学物化学需需氧氧量量指指水中有水中有机机污染污染物物经经微微生生物物分解所需的分解所需的氧氧量量（（单单位体位体积积 污污水所水所消耗消耗的的氧氧量，量，mg／／L，，用用BOD Biochemical Oxygen Demand表示，简称表示，简称 生生化化需需氧氧量量。好氧微生物分解有机物是个缓慢的过程，一般需要。好氧微生物分解有机物是个缓慢的过程