研究生课程：环境工程进展环境工程进展谢曙光谢曙光 博士博士/副教授副教授北京大学北京大学 环境科学与工程学院环境科学与工程学院E-mail: xiesgpku.edu.cn2 2主要研究兴趣主要研究兴趣1 饮用水净化科学与技术饮用水净化科学与技术2 水污染控制理论与技术水污染控制理论与技术3 环境分子生物学和生态学环境分子生物学和生态学4 地下水和土壤修复理论与技术地下水和土壤修复理论与技术第一讲：概论第一讲：概论4 4教学内容教学内容第一讲 水质与健康饮水第二讲 化学氧化处理技术第三讲 生物处理技术和膜处理技术第四讲 微量有机物的控制技术第五讲 城市水环境修复技术与实践第六讲 地下水净化和修复技术第七讲 废水处理新技术第八讲 水处理前沿研究进展5 5概论内容概论内容简要介绍国内外水源水污染现状简要介绍国内外水源水污染现状饮用水水质和安全饮用水水质和安全饮用水水质标准发展过程饮用水水质标准发展过程 饮用水净化技术发展过程饮用水净化技术发展过程 黄河入海卫片长江、淮河入海卫片黄河滨州段高盐废水污染黄河滨州段高盐废水污染哀怨与无奈哀怨与无奈抗争与祈求抗争与祈求1111黄河的水污染状况黄河的水污染状况 1黄河是中华民族的母亲河，是我国黄河是中华民族的母亲河，是我国西北和华北地区的西北和华北地区的重要水源重要水源 。黄河干流及黄河干流及27条主要支流的条主要支流的83个重点监测断面中，有个重点监测断面中，有72.3%的断面水质劣于地表水环境质量的断面水质劣于地表水环境质量III类标准。类标准。黄河水中存在着溶解性有机物增多、氨氮浓度高、水黄河水中存在着溶解性有机物增多、氨氮浓度高、水体有异味、色度增高、藻类大量繁殖等问题。体有异味、色度增高、藻类大量繁殖等问题。三门峡水库周围的水变黑，人们称之为三门峡水库周围的水变黑，人们称之为“酱油酱油”水，水，并且由于洗涤剂的随意排放，水面经常飘着一层泡沫。并且由于洗涤剂的随意排放，水面经常飘着一层泡沫。太原段黄河水中还存在着石油类有机物偏高的现象。太原段黄河水中还存在着石油类有机物偏高的现象。 1212黄河的水污染状况黄河的水污染状况 2黄河干流沉积物中铬、铅等重金属具有较大的潜在黄河干流沉积物中铬、铅等重金属具有较大的潜在生态危害性。生态危害性。黄河重点河段水环境有毒有机物污染检测结果表明，黄河重点河段水环境有毒有机物污染检测结果表明，水环境中有机毒物种类很多，包括酞酸酯类、酚类、水环境中有机毒物种类很多，包括酞酸酯类、酚类、氯苯类、多环芳香烃类，而且有机毒物污染严重，氯苯类、多环芳香烃类，而且有机毒物污染严重，其中酞酸酯类是检测率最高的一类污染物。其中酞酸酯类是检测率最高的一类污染物。 黄河干流郑州段河水中黄河干流郑州段河水中“三致三致”毒物硝基氯苯和多毒物硝基氯苯和多环芳香烃类污染物检出。环芳香烃类污染物检出。 黄河（兰州段）水体、悬浮颗粒物和沉积物中都存黄河（兰州段）水体、悬浮颗粒物和沉积物中都存在内分泌干扰物壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚。在内分泌干扰物壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚。引黄入津后，天津人真能畅饮黄河水吗？引黄入津后，天津人真能畅饮黄河水吗？1313其它重要水源其它重要水源长江长江 有机毒物有机毒物太湖太湖 有机物和澡类有机物和澡类辽河辽河 有机毒物有机毒物滇池滇池 有机物和澡类有机物和澡类北京北京 密云水库密云水库 地表水地表水I类类 北大、清华北大、清华 地下水地下水 1414饮用水水质水质通常具有双重含义水质通常具有双重含义: (1)水的性质水的性质，即水与其中所含的各种其它，即水与其中所含的各种其它物质共同构成的综合特性，它所包含了环境物质共同构成的综合特性，它所包含了环境水质体系的各种特征和过程；水质体系的各种特征和过程； (2) 水的质量水的质量，人类现代生产与生命健康对，人类现代生产与生命健康对水质特性所要求达到的水平，它包含人类生水质特性所要求达到的水平，它包含人类生活和生产对水质提出的需求和保证达到要求活和生产对水质提出的需求和保证达到要求的水质转化方式。的水质转化方式。1515饮用水水质安全水生性疾病的危胁在发展中国家仍然存在，每天可断送约25000人的生命。 人类疾病的80%与水有关 。饮用水安全保障的核心内容是水质安全饮用水安全保障的核心内容是水质安全，饮用水的安全问题影响到国家安全和人民健康的重大问题。饮用水中的不安全因素饮用水中的不安全因素: :化学性污染和微生物化学性污染和微生物污染污染1616水质问题感观性态水质的感观性态主要指水的色、嗅、味这些人可以感受到的水质特征，因此也成为人类历史上最早用来判断水质优劣的指标。色色 （黄水或红水，管网腐蚀，铁锰氢氧化物沉淀）浊度浊度 （悬浮物、泥沙、管网腐蚀、微生物生长、氢氧化物沉淀）泡状物泡状物 （洗涤剂）嗅味嗅味 （土霉味， MIB和土臭素）1717水质问题化学污染一般性问题一般性问题 两种：急性和潜在性 已证明几十种化学物质能诱发人类癌症、几百种能在动物身上诱发癌症，上千种能损坏细胞中的DNA 种类：农药、 重金属、三致物质环境激素（内分泌干扰物环境激素（内分泌干扰物) 具有干扰生物的正常行为及生殖、发育相关的正常激素的合成、释放、运转、代谢、结合等过程，激活或抑制内分泌系统功能，破坏内分泌系统维持机体稳定性和调控作用。环境纳米材料环境纳米材料 强烈的生态环境效应，潜在的环境污染物 1818水质问题生物污染种类： 细菌、病毒和寄生虫美国：美国：19711985年年 452 次水生传染病爆发，发病人数达次水生传染病爆发，发病人数达10万人万人19911994 64 次水生传染病爆发，发病人数达次水生传染病爆发，发病人数达4.2万人万人1984、1987美国确认由于饮用水中的隐孢子虫引发美国确认由于饮用水中的隐孢子虫引发15000多多人患病。人患病。中国：中国： 19591984 传染性肝炎传染性肝炎 9548例例 2002年年 海南商贸冷冻厂海南商贸冷冻厂 致病性弧菌污染而引起的水介致病性弧菌污染而引起的水介感染性腹泻感染性腹泻 68例例 2004年年 深圳市南山区某居委会深圳市南山区某居委会 水源水微生物严重污染水源水微生物严重污染引起腹泻爆发引起腹泻爆发 240例例1919水质问题复合污染 发达国家在过去100多年内不同时期所发生的水污染问题，最近二三十年在我国各主要地表水体几乎都集中体现，这是我国水污染区别其它发达国家的主要特点。水体复合污染的特征水体复合污染的特征:氮磷、重金属、持久性有机毒物（POPs)、内分泌干扰物多种污染共存并联合作用多种污染过程同时发生多种污染效应表现出协同或拮抗效应2020水质突发事故1993 开封发生建国以来最大的饮用水污染事故，几十万人受害20012004 全国发生具有灾害性水污染事故3988起2005 吉林石化分公司双苯厂爆炸造成松花江重大水污染事故 ，影响数百万居民生活，涉及跨边界污染问题广东北江镉污染太湖蓝藻爆发2121几个常见指标的意义几个常见指标的意义浊度浊度CODMn指数指数DOC (Dissolved organic carbon)氨氮氨氮余氯余氯澡毒素澡毒素贾第鞭毛虫和隐孢子虫贾第鞭毛虫和隐孢子虫三卤甲烷、卤乙酸三卤甲烷、卤乙酸2222饮用水水质标准的发展饮用水水质标准的发展国际权威性、代表性标准：国际权威性、代表性标准：WHO的的饮用水水质准则饮用水水质准则 EC的的饮用水水质指令饮用水水质指令USEPA的的国家饮用水水质标准国家饮用水水质标准2323我国原饮用水水质我国原饮用水水质35项标准项标准(GB574985)标准标准(GB574985)的差距：的差距：微生物学指标待加强微生物学指标待加强需细化有毒有害物质的指标需细化有毒有害物质的指标宜制订分级水质目标宜制订分级水质目标开展风险效益分析开展风险效益分析2424城市供水行业城市供水行业2000年技术进步发展规划年技术进步发展规划一类水司的水质指标调整为一类水司的水质指标调整为88项，其中有项，其中有机物指标增加到机物指标增加到38项；项；二类水司的水质指标为二类水司的水质指标为51项，有机物指标项，有机物指标增加到增加到19项。项。 2525生活饮用水卫生规范生活饮用水卫生规范-2001-2001增加高锰酸钾指数作为水质常规的检测项目。增加高锰酸钾指数作为水质常规的检测项目。将浊度由将浊度由3 NTU改为改为 1 NTU。常规检测项目中还增加了铝常规检测项目中还增加了铝(0.2 mg/L)、粪大肠杆菌、粪大肠杆菌群群(每每100 mL 水样中不得检出水样中不得检出)，将镉由，将镉由0.01 mg/L改改为为0.005 mg/L、铅由、铅由0.05 mg/L改为改为0.01 mg/L、四氯、四氯化炭由化炭由0.03 mg/L改为改为0.002 mg/L。非常规项目中增加了农药、除草剂、微囊藻毒素非常规项目中增加了农药、除草剂、微囊藻毒素-LR、消毒副产物（三卤甲烷、卤乙酸、亚氯酸盐、一氯胺消毒副产物（三卤甲烷、卤乙酸、亚氯酸盐、一氯胺等）与其它有毒有害有机物等）与其它有毒有害有机物 2626建设部建设部城市供水水质标准城市供水水质标准 2005共有共有101项检测项目，其中常规检验项目项检测项目，其中常规检验项目42项，非常规检验项，非常规检验59项。项。 该标准对水质提出了更高的要求，并体现该标准对水质提出了更高的要求，并体现了了“以人为本以人为本”的原则。正对工业废水排的原则。正对工业废水排放和农药污染加剧的趋势，增加了对放和农药污染加剧的趋势，增加了对有机有机物和农药物和农药的检测项目，还增加了的检测项目，还增加了消毒剂、消毒剂、贾弟氏虫和隐性孢子虫贾弟氏虫和隐性孢子虫的检测项目的检测项目 2727生活饮用水卫生标准GB 5749-2006水质指标由水质指标由GB 5749-85的的35项增加至项增加至106项，增加了项，增加了71项；项；修订了修订了8项；项；微生物指标微生物指标由由2项增至项增至6项，增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠项，增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群；菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群；饮用水消毒剂饮用水消毒剂由由1项增至项增至4项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯；氯；毒理指标中无机化合物毒理指标中无机化合物由由10项增至项增至21项，增加了项，增加了 溴酸盐、亚溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、锑、钡、铍、硼、钼、镍、铊、氯化氰；氯酸盐、氯酸盐、锑、钡、铍、硼、钼、镍、铊、氯化氰；并修订了砷、镉、铅、硝酸盐；并修订了砷、镉、铅、硝酸盐；2828毒理指标中有机化合物毒理指标中有机化合物由由5项增至项增至53项，增加了项，增加了 甲醛、三卤甲甲醛、三卤甲烷、二氯甲烷、烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、三溴甲烷、三氯乙烷、三溴甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、环氧氯丙烷、氯乙烯、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、环氧氯丙烷、氯乙烯、1，1-二二氯乙烯、氯乙烯、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯丁二烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯丁二烯、二氯乙酸、三氯乙酸、三氯乙醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二氯乙酸、三氯乙酸、三氯乙醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、苯乙烯、2，4，6-三氯酚、氯苯、三氯酚、氯苯、1，2-二氯苯、二氯苯、1，4-二氯苯、二氯苯、三氯苯、邻苯二甲酸二三氯苯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基乙基己基)酯、丙烯酰胺、微囊藻毒酯、丙烯酰胺、微囊藻毒素素-LR、灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、2，4-滴、七氯、滴、七氯、六氯苯、林丹、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠六氯苯、林丹、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦；去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦；修订了四氯化碳；修订了四氯化碳；感官性状和一般理化指标感官性状和一般理化指标由由15项增至项增至20项，项，增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝；增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝；修订了浑浊度；修订了浑浊度；放射性指标中修订了总放射性指标中修订了总放射性。放射性。2929水质标准的发展趋势水质标准的发展趋势美国标准还包括军团菌和病毒。考虑到贾弟氏虫、军美国标准还包括军团菌和病毒。考虑到贾弟氏虫、军团菌、病毒检验较困难，我国当前可考虑最大限度提团菌、病毒检验较困难，我国当前可考虑最大限度提高细菌、大肠菌和粪型大肠菌的合格率。其中细菌为高细菌、大肠菌和粪型大肠菌的合格率。其中细菌为指示水处理、控制微生物的运行性指标，宜把指标订指示水处理、控制微生物的运行性指标，宜把指标订得更严格。得更严格。从现有的水平来看，我国在有机物种类设定的水质标从现有的水平来看，我国在有机物种类设定的水质标准上与西方发达国家还有较大的差距。可以预见，随准上与西方发达国家还有较大的差距。可以预见，随着仪器分析的不断发展，有毒有害有机物的不断检出，着仪器分析的不断发展，有毒有害有机物的不断检出，新的水质标准所规定的有机物种类和含量必将越来越新的水质标准所规定的有机物种类和含量必将越来越严格。严格。从美国的饮用水水质标准来看，每一次水质标准的变从美国的饮用水水质标准来看，每一次水质标准的变化，都将要求水处理控制技术和水质分析技术全面革化，都将要求水处理控制技术和水质分析技术全面革新。新。3030饮用水净化技术的发展趋势饮用水净化技术的发展趋势水源水质改善技术水源水质改善技术预氧化技术预氧化技术生物预处理技术生物预处理技术常规工艺强化技术常规工艺强化技术深度处理技术（高级氧化、臭氧活性炭、深度处理技术（高级氧化、臭氧活性炭、膜技术）膜技术）安全消毒技术安全消毒技术二次污染控制技术二次污染控制技术饮用水及其净化技术的安全评价方法饮用水及其净化技术的安全评价方法优化集成技术优化集成技术饮用水（源）安全保障技术示范国家、示范省、示范市供水水国家、示范省、示范市供水水质监控网络及预警技术示范质监控网络及预警技术示范饮用水（源）饮用水（源）安全管理技术安全管理技术示范示范有机污染、高藻、有机污染、高藻、高浊、高铁锰等不高浊、高铁锰等不同类型水源水强化同类型水源水强化净化、深度处理技净化、深度处理技术示范术示范供水输配供水输配系统水质系统水质保障技术保障技术示范示范饮用水安全保障技术研究与示范饮用水安全保障技术研究与示范v饮用水（源）标准、管理技术；v 饮用水常规强化处理技术、深度处理技术、供水输配系统水质保障技术；v 非传统水源饮用水安全处理与储存技术；v 农村饮用水安全适用技术；v 饮用水安全保障监控、应急技术技术3232Thanks for your attention!