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熱污染的主要來源范文1
【關鍵詞】衛星遙感技術;環境保護
社會經濟的快速發展,為科學技術的不斷進步創造了良好的環境與條件,順應實際需要的不斷高漲,先進的現代化技術層出不窮,又為推動社會經濟的和諧可持續發展提供了可靠的技術保障。而在社會經濟快速發展的同時,兼顧生態環境的和諧發展,才是真正的可持續發展,因此,應用現代化先進技術來實現生態環境的保護與監測是可持續發展戰略實施的重要體現。衛星遙感技術是基于信息技術與遙感技術等發展起來的綜合性技術,在實際應用中發揮了重要作用,尤其是在生態環境的保護與監測方面,更是作出了很大貢獻。衛星遙感技術在水環境質量監測、大氣環境質量監測、動態環境監測、固體廢棄物監測、重大環境事故的跟蹤監測及重要工程項目的環境監測等方面都發揮重要作用,本文主要是從以下幾方面來對生態環境保護中,對衛星遙感技術的實際應用進行分析與探討:
1、水環境質量監測方面的應用
衛星遙感技術在水環境質量監測方面主要包括水體富氧化監測、水體熱污染與廢水污染監測及泥沙污染監測等:(1)水體富氧化監測。水體富營養化嚴重影響水環境質量,在水體富營養化方面的監測,張穗等人通過葉綠素濃度遙感解譯方法并結合葉綠素及總氮、總磷等特征提出了富營養化的評價方法。(2)水體熱污染與廢水污染監測。熱污染主要來源于工廠排放的廢棄熱水,對水體生物及水體附近農作物造成極大威脅,因此需要加強對熱水污染的監測,而在這一方面的探測,多是通過紅外傳感器來實現,探測圖像中對于熱污染的排放情況、溫度分布及具體流向都有清晰顯示。而在廢水污染監測方面,可用熱紅外方法并基于溫度差異來測定,但多是用多光譜合成圖像進行監測。(3)泥沙污染監測。泥沙污染會提高水的反射率,出現紅移狀況,而0.93微米之1.13微米范圍附近的水體有強烈的紅外輻射吸收特點,在降低反射通量的同時,會遭受到水分瑞利散射效應的干擾,因此不是最佳的懸浮泥沙濃度判定波段,而最佳定量波段應為0.65微米之0.85微米之間。另外衛星遙感技術在海洋監測方面也發揮著重要作用,通過對遙感信息的仿真模擬與分析,可獲取葉綠素濃度及海表面、海流循環模式或海冰運動等溫線分布等影響海洋生物與理化過程的相關參數。通過衛星遙感技術,可全天候、大范圍進行對海洋污染的監測,并且衛星遙感技術目前也已在海洋漁業中漁情預報與分析方面應用廣泛。
2、大氣環境質量方面的應用
衛星遙感技術在大氣環境質量監測方面的具體應用主要包括對臭氧層的監測、對大氣氣溶膠的監測、對有害氣體的監測、對沙塵暴的監測及對城市熱島效益的監測等:(1)對臭氧層的監測。二十世紀七十年代末期,已有通過臭氧制圖光譜儀進行對臭氧層的衛星監測。胡順星等人通過激光雷達進行了高度范圍為對流層2千米至4千米臭氧層的監測,并取得較好成效。(2)對大氣氣溶膠的監測。傳統的地面觀測在氣溶膠空間的變化趨勢與具體分布方面的反映方面存在很大缺陷,而衛星遙感技術的高分辨率特點則有效彌補了這一缺陷。毛節泰等人通過對地面光度計測量與衛星遙感技術監測的結果進行對比,結果顯示,兩種測量結果較為接近,但地面遙感所覆蓋的地面觀測空間有限,而這一點又可通過衛星遙感技術來彌補,所以衛星遙感技術完全可替代地面遙感進行對大氣氣溶膠的監測。(3)對有害氣體的監測。有害氣體對人體及人們的生活環境造成極大威脅,因此對于自然生成或人為生成的有害氣體監測具有重要意義,還可以通過有害氣體監測對大氣污染情況做間接分析。王雪梅等人將污染氣體信息與概化為水體、植被等基本信息類型的線性集合做疊加,從衛星數據來進行對有害氣體累加濃度信息的直接定量提取。(4)對沙塵暴的監測。通過EOS—Terra/MODIS數據,章偉偉等人對MODIS傳感器通道特點及沙塵暴波譜特征進行分析,并通過疊加分析法進行對沙塵暴的監測。而范一大等人基于NOAA/AVHRR數據而采用的沙塵暴信息密度分割法與所提取的沙塵暴信息也取得顯著成效。(5)對城市熱島效益的監測。通過熱紅外遙感進行地物輻射溫度測定來推導與探測熱島效應差異及熱源。馬躍良等人根據輻射傳輸方程的地表溫度反演方法,并基于LandsatTM/ETM+熱紅外波段數據,進行地表溫度的定量計算,并對熱污染情況進行探測。
3、地表監測方面的具體應用
地表監測方面的應用主要有對地面污染的監測、對土地利用變化的監測及對城市綠地的調查:(1)對地面污染的監測。在應用衛星遙感技術進行對地面污染的監測時,可對地面污染分布范圍進行圈定,并作出規劃性的地面污染預防措施。如煤炭自燃隱火監測中應用衛星遙感技術,相關部門單位結合地面紅外測溫儀及航空紅外掃描儀,并基于細微的地表溫度差異來實現隱火區圈定,并作出燃盡區與燃燒區的區分,同時對隱火的蔓延規律與具體方向做出分析,為及時采取預防措施提供可靠保障。(2)對土地利用變化的監測。衛星遙感技術應用最為廣泛的領域之一就是土地利用與土地覆被變化的研究領域,滿足了城市土地利用與覆被變化研究的動態多時段遙感圖像資料的需求。通過對不同時段的同一地區土地利用與土地覆被變化進行分類,進而獲取該區域的土地利用變化信息,為實現對土地覆蓋的動態監測提供可靠的信息依據。史培軍等人通過應用衛星遙感技術監測所得的不同時段同一區域遙感影像,對土地利用變化的驅動力以及空間過程作了分析,為土地利用與土地覆被變化的研究方面做出貢獻。(3)對城市綠地的調查。通過衛星遙感技術的應用,可實時準確地得到城市綠化覆蓋度信息及綠地分布情況,對綠地景觀的布局、種類及具體組成等有一個宏觀的了解。石雪冬等人通過RS技術與GIS技術的綜合應用,探討了城市綠地數據的提取方法,而刑詒等人則通過遙感監測實現了對城市景觀生態變化的動態分析。
熱污染的主要來源范文2
【關鍵詞】水資源;現狀;煤炭對地下水污染;防治
中圖分類號:TV213 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
煤炭中含有大量的元素,其在開采和加工過程中,會對地下水造成不同程度的污染。面對當前水資源匱乏的現狀,如何加強煤礦開采和加工過程中對地下水的污染防治,是擺在我們面前的一個重點問題,也是難點問題。
二、當前我國地下水污染現狀
地下水占中國水資源總量的1/3,也是居民生活用水的重要來源。2011 年,全國共200 個城市開展了地下水質監測,其中“較差”、“極差”水質監測點比例為55%;與2010 年相比,15.2%的監測點水質變差。全國90%的地下水遭受不同程度污染,60%污染嚴重。地下水污染與地表水污染有明顯的不同:一是地下水的污染源不易確定;二是在排除地下水污染源之后,進入其含水層的污染物仍將長期產生不良影響。
三、地下水中的污染源
我國地下水開采以每年25 億立方米的速度遞增,由于地下水占到水資源總量的1/3,全國近70%的人口飲用地下水,因此地下水是重要的飲用水源。但地下水正在面臨污染加劇,我國大約有90% 的地下水正在遭受著不同程度的污染。進入地下水的污染物有人為因素,也有自然過程。我們常說的地下水污染是人為因素造成地下水水質惡化的現象。
質種類繁多,一般根據物質成分及其對人體的影響劃分為地下水細菌污染與地下水化學污染兩大類,也有人把地下水的熱污染單獨劃分一類,而成為三種類型劃分。細菌污染與熱污染的時間與范圍均有限;而化學污染則常具有區域性分布特點,時間上長期穩定,難以消除。地下水污染源具體包括:
1、自然源:無機物、痕量金屬、放射性元素、有機物、微生物。
2、農林業污染源:化肥、農藥、禽畜糞便、灌溉回歸水、秸桿殘余、造林與砍伐。
3、城市污染源:生活固體廢物處置、生活廢水排放、廢水集中排放、廢物堆場、其他城市污染源。
4、工礦業污染源:尾礦、采礦排水、采礦廢水、工業固液廢物、廢水回注井、傾泄與滴漏。
5、管理失誤造成的污染源:地下水源地選址失誤、咸水入侵、海水入侵、成井失誤、廢棄鉆孔、無序土地開發和灌溉。
四、造成地下水污染主要的因素
根據分析,管網建設滯后、污水直接排放、固體廢棄物滲濾液、開采活動、土壤污染物淋溶、地表水污染等因素是造成地下水污染的最主要原因。
1、管網建設滯后:城市快速擴張,管網維護保養不及時,污水外滲進入地下水體。
2、污水直接排放:部分工業企業通過滲井、滲坑和裂隙排放、傾倒工業廢水,造成地下水污染。
3、固廢滲濾液:城市生活垃圾處理能力尚存較大缺口,垃圾滲濾液對地下水形成巨大威脅;監管不嚴,2008 年新的滲濾液標準尚未全面實行,國內大量垃圾填埋場需改造;全國超過2 億噸工業廢棄物待處置,滲漏污染地下水。
4、開采活動:石油化工行業勘探、開采及生產等活動顯著影響地下水水質。
5、土壤污染物淋溶:國內土壤污染問題相當嚴重,其中一些污染物易于淋溶,對相關區域地下水環境安全構成威脅
6、地表水污染:在地表水污染較嚴重地區,因地表水與地下水相互連通,地下水污染十分嚴重。
五、采煤與煤加工對地下水的污染
1、采煤
煤的采掘生產活動需排放各類廢棄物,如礦坑水、廢石和尾礦等。這些廢棄物的不合理排放和堆存,對礦區及其周圍地下水環境構成了以下危害:
一是礦坑充水。礦坑充水使處于封閉狀態的煤系地下含水層與空氣接觸, 由于煤層中含有大量的黃鐵礦及其他金屬硫化物, 礦坑充水可在較短時間內使地下水形成酸水。
二是廢石、尾礦。廢石經過雨水的沖泡之后所形成滲濾液會對礦區地下水帶來危害,具體情況根據廢石所含微量元素的不同影響程度也不相同。
煤矸石和粉煤灰滲濾污染地下水。在煤礦區,煤矸石分布廣泛,粉煤灰在灰場區內排放堆存,在雨水和灑水作用下,煤矸石和粉煤灰中有毒有害元素可滲濾進入土壤,并向淺層地下水遷移,污染淺層地下水。
2、煤燃燒
煤在燃燒時會釋放出重金屬。在高溫燃燒時難以氣化的重金屬元素在燃燒過程中被飛灰和底渣所吸附, 存留灰和底渣中,再經沖灰渣水排至貯灰場?;以械牟糠挚扇艿奈⒘恐亟饘僭貢蛴晁疀_洗、滲透等原因滲入地下水中,對地下水體造成污染。
3、 煤氣化
煤的地下氣化。是通過直接對地下蘊藏的煤炭進行可控制性的燃燒產生煤氣后,輸出地面的一種能源采集方式。煤的地下氣化對地下水產生的有機污染物是酚類化合物且主要是石炭酸。在煤的地下氣化帶附近:一是煤層高溫分解的有機污染物向周圍巖層的擴散和滲透; 二是有機污染物通過地下水的滲透向含水層四周遷移;③逸出的氣體如氨氣、硫化物在溶解后會改變地下水的pH、Eh 值, 進而影響地下水的BOD 和COD。
六、煤炭開發對地下水污染的防治措施
1、充分利用矸石山
要消除矸石山災害, 最好的辦法是使其變廢為寶進行綜合利用。煤矸石的利用途徑,分為以下三類:一是煤矸石的熱能利用。利用煤矸石中含有一定數量煤炭的性質進行回收;二是煤矸石的建材利用,煤矸石作為建筑材料,是當前煤矸石綜合利用的主要途徑,技術相對比較成熟;三是煤矸石的其它方面利用。
2、地下含水層保護措施
消除地下水污染源和切除污染物滲入地下含水層的途徑。如禁止用滲坑、滲井方式排放廢水;嚴格控制污水灌溉水質;采礦過程中注意矸石及尾礦堆放點的選擇;酸性礦井水、高礦化度礦井水經處理后方可外排;建立地下水動態監測網,及時發現水量、水質變化,找出影響因素。
3、煤燃燒前凈化技術
一是清潔的加工技術。指在減少污染和提高利用效率的煤炭洗選加工、燃燒轉化、煙氣凈化和污染控制等一系列新技術的總稱,是使煤炭釋放的污染控制在最低水平,達到煤炭的高效清潔利用的技術。
二是洗選煤技術。煤炭洗選是潔凈煤的源頭技術,煤炭通過先進的物理選煤技術可降低原煤灰分50%——80%,脫除黃鐵礦硫60%——80%。洗選煤是降低燃煤煙塵和SO2,直接有效的潔凈技術。采用先進的洗選技術可使煤中重金屬元素含量明顯降低。
三是型煤技術。是利用一定比例的粘結劑或固硫劑將一種或數種煤粉, 在一定壓力下加工成具有一定形狀和一定理化性能的煤加工技術。使用型煤的環境效益和節能效果非常明顯。
4、煤燃燒后凈化技術
采用高效除塵器脫除亞微米顆粒, 使重金屬與煤灰塵一同減少; 如濕式煙氣脫硫技術能有效地控制易揮發重金屬元素;煙道后處理系統,采取能同時凈化多種污染物的多段凈化裝置。
5、 礦區廢水的控制技術
在礦區采取各種措施,嚴格控制廢水的排放量,減少廢水對地下水的污染。包括:
(1)改革生產工藝,盡量減少廢水排放量。如選礦廠可采用無毒藥劑代替有毒藥劑,選擇污染程度小的選礦工藝,減少選礦廢水中的污染物質。
(2)循環用水,一水多用。開展水采礦井煤泥水處理技術的研究, 使水采煤泥和洗煤廠洗煤煤泥經浮選后全部廠內回收。
七、結束語
世界能源的緊張,需要加大對我國煤炭資源的開采和利用。水資源的匱乏,需要加強對水資源的保護。這兩個方面是同等重要,不能只抓一面而放棄另外一面。因此,在煤炭開發利用的過程中,就要在各環節加強對地下水的保護。
參考文獻
[1] , 燃煤污染現狀及其治理技術綜述[J]煤炭資源,2012
[2] 李曼,我國地下水污染現狀及防治對策[J]環境保護,2011
熱污染的主要來源范文3
關鍵詞:鋼鐵 廢水 深度處理 生物活性炭
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)06(c)-0151-02
鋼鐵工業是我國重要的支柱產業,是高水耗、高能耗的產業,據統計在我國,鋼鐵工業每年的耗水量大概為32億立方米。眾所周知,我國水資源非常匱乏,所以如此大的耗水量引起了相關部門的高度重視,為了節約用水,必須對鋼鐵工業產生的廢水進行深度處理和回收利用,這樣才能夠實現工業和經濟的可持續發展,同時也能夠減少工業排放污水的總量,減少對環境產生的壓力。生物活性炭的應用可以對工業產生的廢水進行深度處理,另外水中不易降解的有機物也能夠通過該技術將其去除。尤其是對鋼鐵工業廢水中錳、鐵的去除效果非常好。因此探究生物活性炭技術在深度處理和回收利用鋼鐵工業廢水中的應用具有重要的研究意義。
1 進行鋼鐵工業廢水回用的意義
我國鋼鐵產量占據世界總產量的一半以上,位居世界第一。鋼鐵工業是我國重要的經濟支柱,關系著建筑、汽車等相關產業的發展。隨著全球節約用水的呼聲越來越高,我國也積極做出大量的節水措施,鋼鐵工業用水量逐年減少,取得了很大的成效,但是我們仍然可以看見,鋼鐵產業所耗費的水量依然非常巨大,也是水體污染物和大氣污染物排放的主要產業之一。因此循環用水、減少污染物排放是促進經濟可持續發展,保護生態環境的關鍵環節。
2 鋼鐵工業廢水處理技術
鋼鐵工業產生的廢水主要來源是:沖渣廢水、凈化煙氣產生的廢水、冷卻設備產生廢水以及沖洗場地的廢水等。冷卻廢水可以分為直接冷卻廢水和間接冷卻廢水,其中直接冷卻廢水中的污染物質非常多,而間接冷卻廢水所受污染很少,可以直接經過冷卻回用。
根據生產工藝的不同,廢水的水質也有差別,同種工藝不同時期排出的廢水水質也有很大差異。這些廢水形成的污染主要有:化學毒物污染、酸污染、熱污染、有機需氧物污染、固體懸浮物污染等,污染面非常廣。
常見的鋼鐵工業廢水處理法有:化學處理、物理處理以及生物處理。化學處理法中常見的有中合法、混凝法以及氧化還原法等;物理法有氣浮和沉淀、過濾和隔截、蒸發濃縮和離心技術等。這些方法處理廢水量比較大,并且處理的效率也很高,但是設備的占地面積比較大,經過處理后廢水中含有的污染物容易超標,并且回用水質并不穩定。按照物理和化學方法處理后經常會出現廢水中錳、鐵以及部分有機物和濁度超標等,在這種情況下并不能達到廢水回用的標準,因此需要采用生物技術提高廢水回用率。膜分離技術和生物活性炭技術在廢水深度處理中具有很大的作用,能夠有效去除廢水中難以被降解的重金屬和有機物,提高廢水回用率。
3 生物活性炭在廢水處理中的應用
3.1 生物活性炭工藝原理
該方法是將活性炭作為廢水中微生物繁殖和聚集的載體,由于活性炭具有吸附作用,因此在一定的條件和溫度下,可以將廢水中的微生物講解和吸附。當廢水中的氧氣比較充足時,其中存在的污染物就可以被活性炭吸附,由于該活性炭的孔隙中含有很多微生物,所以被吸附的有機物還可以作為營養物質供給微生物,保證微生物的生命活力,而微生物在不斷的繁殖過程中會形成生物膜,能夠達到持續降解污染物的作用,并為活性炭的再生提供了保障。
3.2 應用試驗分析
為了驗證生物活性炭的應用效果,筆者在某鋼鐵企業排放廢水的內圍廠河中選取試驗原水。該圍廠河中的廢水是經過處理后達標排放的,其中還包括了雨水和少量的生活污水。表1是原水回用應達到的質量標準。
選用的試驗裝置為生物活性炭濾柱,柱高2.4 m,內徑為15 cm,濾柱中生物活性炭層一共高1.2 m,填料為柱狀活性炭。采用自然掛膜的方式,原水溫度是25 ℃左右,在生物膜培養時期,將濾柱的濾速控制在每小時1.2 m,空床停留時間是1 h。生物膜成熟以后將原水從濾柱的頂部跌水曝氣下流通過濾柱。在試驗過程中,為了保證濾柱的運行維持在常態,筆者對濾柱進行單獨水沖,每隔4天進行一次反沖,每次沖洗時間為8 min。
試驗選用的分析項目有COD、總磷、錳、鐵以及廢水濁度。采用鄰菲啰啉分光光度法測定鐵,采用高碘酸鉀氧化分光光度法測定錳,采用重鉻酸鉀測定COD等。
3.3 結果分析
在掛膜期間,濾柱對氨氮和COD的去除率很高,達到平均61%和72%,后期由于活性炭吸附的污染物量已經非常大,這兩種物質的吸附率逐漸降低,但是對污染物的降解效果顯著提升。到第22天時,濾柱對氨氮和COD的去除率已經穩定,保持在42%和61%,并成功掛膜。其對廢水中錳和
鐵的平均去除率均高達78%。經測驗,二價錳離子被微生物氧化成四價錳離子,并吸附在濾料的表層,而在二價鐵離子則被氧化成了三價鐵離子,吸附在生物膜的表面,廢水中的錳鐵含量均達到回用標準,但是由于生物反應的時間長,所以是本方法的一大缺陷。由于生物活性炭存在大量的空隙,整體表面積很大,以及微生物繁殖的效率很高所以對有機物的降解力度非常高。
試驗結果證明生物活性炭處理工藝不但能夠對錳、鐵達到很高的去除率,并且對有機物以及濁度的去除效果也很好,當運行停留時間為45 min時,對COD、總磷、氨氮以及濁度的去除率分別高達55%、44%、85%以及43%.通過長時間的過濾,微生物能夠將錳、鐵離子充分氧化吸附,使廢水達到回用標準。
4 其他技術
除了生物活性炭技術,在我國鋼鐵企業中反滲透技術在廢水深度處理和回用中的作用也很大,其節能效果非常好。它利用的是膜分離技術原理,利用反滲透的原理可以將廢水中的有機物、微生物等有效去除,該技術已經比較成熟,在鋼鐵工業中的應用也比較廣。
5 結語
總之,在鋼鐵工業廢水處理中,生物技術對廢水深處理的效率非常高,合理控制處理工藝條件,利用生物活性炭技術的優點能夠達到非常好的處理效果,提高廢水的回用率。隨著科研技術的不斷發展,我們一定能夠克服該技術在使用中的缺點,使生物活性炭工藝得到大量的推廣。
參考文獻
[1] 徐竟成,黃翔峰,王禎貞,等.物活性炭深度處理和回用鋼鐵工業廢水[J].環境污染與防治,2007,29(11):862-866.
熱污染的主要來源范文4
關鍵詞:煤礦廢水;處理工藝;回用
中圖分類號:TE992.1 文獻標識碼:A
水資源的缺乏和水污染日益嚴重,這不僅是一個世界問題,同時,也是我國目前需要面臨和急需解決的比較嚴峻的問題。我國的人均水占有量僅是世界平均水平的四分之一。而且煤礦的開采,能源的開發,同時又給水資源帶來了無窮的隱患。煤礦工業需要順利的發展,同時解決好煤礦產生能源的同時又產生大量的污染,的確是一項重要的課題?;仡欀袊哪茉唇Y構,煤炭產業仍占整個結構的70%以上。而煤炭在開采的過種中所排放的大量的廢水,廢氣,就目前的情況講,大多數煤碳企業仍沒有技術能力或技術設施對排出的廢水進行有效的處理,而是直接的排放。不僅對周圍的環境,同時對礦區附近的水環境都造成了嚴重浸染。調查數據統計表明,我國煤礦平均每采一噸煤需排放水量為2.0-2.5噸。2003年全國產煤16.67億噸,實際排放水量就得達到34-42億噸,大約占全國工業廢水排放的15%以上?!爱a煤致渴”已經成為我國水資源要面臨的嚴峻問題。
1 分析煤礦廢水的來源及產業的危害
礦井水主要來源由伴隨礦井開采而產生的地表滲透水、巖石孔隙水、礦坑水、地下含水層的疏放水、以及井下生產中防塵、灌漿、充填和洗煤廠污水。通常情況下,礦井水的酸堿度值在7到8之間,屬于弱堿性水。對于含硫的礦井水,其中二氧化硫一般含量會很多,所以屬酸性水。在含有硫成份的礦井中,由于礦石或周圍的巖石以及含硫的煤層中含有硫化物的礦物質。這些礦物質經過氧化、分解同時溶解于礦井水中,所以形成酸性水。特別是在在開采巷道中,在大量的滲入地下水和通風條件良好的情況下,為硫化礦物質的氧化、分解提供了特別有利的氧化環境。地下開采,特別是水力采煤和水沙充填采煤法排放的污水更是不能忽視。據統計,如果不考慮這些廢水利用,每產1噸礦石,廢水排放量為1立方米左右;生產1噸原煤大概要從井下排出廢水0.5~10立方米,最高的情況下可以達到60立方米。特別值得一提的事,在一部分煤礦已經關閉后,同時還會存在大量的廢水繼續污染礦區的環境。
煤礦的水污染大概可分為礦物質污染,有機物質污染以及細菌產生的污染這幾類。在一部分礦區還存在放射性染污和熱污染。礦物質污染分為砂塵、泥土、礦物質雜質、粉塵、被溶解的鹽、酸性和堿性污染等等;有機物質污染分為煤炭的顆粒、油污、生物生命的代謝產物、木材還有其他物質等被氧化后的產物;細菌污染主要來源于在開發,采運中過程中的巖石粉末、煤粉末等的污染,使水出現灰色及黑色,渾濁以及水面上懸浮著的油污,同時散發出微量腥臭及活體生物腐爛的味道。對水質進行分析和檢驗的結果表明:采礦過程中,化學損耗氧量越大、細菌及大腸桿菌含量越大,對排放的水的污染就越大。如果對排放水的污染視而不見,任其外排。對環境的污染是無法估計的。
山西省是我國產煤的大省,以山西省為例,本文作者通過查找資料,列舉如下數據,山西省因煤礦的開采對相應的水資源已達方圓20352平方公里的破壞,占山西省總土地面積的百分之十三左右。本省部分農村用水及特征畜吃水依靠的是煤系裂隙水,而煤礦的開采已經嚴重破壞了該層段的含水層。據數據統計,山省由于煤礦采煤排出的廢水已經引起礦區水位的下降,導致地下泉水流量的下降,甚至有的已經斷流,使將近幾百萬百姓及幾十萬牲畜的飲水的安全及飲水量都都產生了危急。所以煤礦的廢水污染問題真是該到提到日程上的時候了。
2 采礦廢水的共同特點以及廢水中主要污染物分析
2.1 煤礦排出廢水的共同特點
煤礦排出廢水的水質一般情況下與城市排污的水質基本相同,但也有不同之處。煤礦的廢水來源于礦井的涌出水、煤場和矸石場淋溶廢水等。從酸堿度的角度分為酸性的礦井及以非酸性的礦井水兩大類;選礦時排出的廢水或洗煤過程排出的廢水,除了含有大量懸浮的礦物質粉開以及金屬離子之外,可能還含有許多浮選劑。在懸浮的顆粒物中含量每升可達幾萬甚至十幾萬毫克。洗煤產生的廢水是由原生煤泥、次生煤泥和水混合而成的一種多項目體系。洗煤產生的廢水中含有煤泥顆粒(粗煤泥顆粒05-1毫米,細煤泥顆粒0-5毫米),粘土顆粒以及礦物質等。洗煤產生的廢水一般含有SS、BOD5濃度比較高。由此,煤泥水不僅具有懸濁液的性質,還常常帶有膠粘性;細煤泥顆粒、粘土顆粒等粒度非常小,不容易沉淀,即使是同――礦井,對于不同的煤層,廢水的性質也不盡相同,有時甚至有很大的差別。這些性質決定了這類廢水的污染之嚴重、處理的難度增大的特點。
2.2 采煤排出廢水的主要污染成份分析
我們所說的染污是指一種物質流入水里后是否引起水里成份的嚴重改變,而且這種改變是能引起水的性質的改變。下面就煤礦排出廢水的成份中污染物進行分析:
2.2.1 有機物污染
由于煤礦廢水池的水的流動性慢,特別容易池中植物腐爛,這些植物的腐爛就會使大量的有機成分排入水中。另外,分析實驗室及洗煤廠排出的大量的廢水中同樣也含有酚、甲酚以其他酚類的有機物。這種有機物對水的污染是相當嚴重的。
2.2.2 采煤機械流出的油類的污染
油污染是煤礦別普遍的一種污染,含油的廢水形成油膜,可以改變土壤的結構,破壞土質,同時會使農作物枯萎甚至死亡。
2.2.3 酸堿性污染
酸堿性污染是水污染中極其普遍的現象,酸堿廢水排入水體后,使水體酸堿值發生了變化,抑制細菌和微生物的生長。同時妨礙水體進行自凈,也可以腐蝕水里的船舶和水下建筑。破壞正常的生態環境。
3 煤礦污水的控制及其處理
我國對于煤礦污水的控制及重要始于上個世紀七十年代,但大多數煤礦對于污染的控制還只是停留在為排放而治理的情況下,實質上對于污水的回用才是治理的最終目標及趨勢。對于污水的防治和回水再用相結合,既可以解決我國水資源緊缺的問題,同時又可以減少地表水的污染問題。許多大型煤礦正努力向這個目標努力,努力達到排放標準,向國際化邁進。
3.1 煤礦廢水污染控制
為了解決煤礦廢水造成的危害,必須采取各種措施和方法,嚴格控制廢水排放,減少廢水對周圍煤礦水資源破壞。
污染防治具體措施:
3.1.1 超前開采利用疏干水。在煤礦開采前或開采過程中,對即將被疏干或破壞的含水層,選擇合適的疏干方式,統籌安排,充分利用或儲存疏干水,既能滿足煤炭開采的需要,又可解決供水水源的問題。
3.1.2 建立反滲透帷幕。在開采地段周圍設置一道封閉的反滲透圍墻,用于防止地下水流入礦坑或井巷,保護地下水不枯竭、不被污染,使地下水仍保持或接近天然狀態。
3.1.3 填堵導水通道。對塌陷的地質構造形成的含水層及井巷導水通道,采用回填、注漿等方法封堵。對滲漏嚴重的河床采取河流改道、修整河底的方法,即可減少礦井涌水又可保持水資源。
一水多用即循環用水法。所使用的循環供水系統即將廢水在生產范圍內多次并重復的利用,不僅能減少排放量減輕對環境的污染,同時又減少了新水的撲入,大量的節約水資源。要積極開展水采礦井煤泥水處理技術的研究,使水采煤泥和洗煤廠煤泥經浮選后全部廠內回收。使井下采煤與洗煤廠有機結合成一體,一是可回收大量的精煤;二是保證洗煤廠洗煤用水的同時,可實現洗水閉路循環,既可節約用水,又可節約清水;三是減少了污水的外排,保護了環境,同時還能取得良好的經濟效益和社會效益。
井下污水處理。目前推廣的經濟型水泵工藝或區域化水泵工藝所采用的煤泥水處理系統都是按閉路循環設計的。在井下中央硐室采用斜管沉淀倉對采區分級脫水后的煤泥水進一步凈化處理,大部分煤泥水凈化后在井下供采掘循環使用。只有少部分經過濃縮后的高濃度煤泥水用小流量高揚程煤泥泵排至地面入洗煤廠或脫水廠處理。對于小型煤礦,地面無洗煤廠,就把所產生的煤泥水都在井下中央硐室處理,中央硐室采用濃縮旋流器和高頻振動篩對煤泥水進一步處理,可以做到煤泥水不升井。在大中型礦井中工作的轉載機、采煤機、掘進機等使用的液壓油、齒輪油以及液壓支架使用的乳化液。由于管理不善產生泄露,隨礦井水排至地面污染環境。應采取如下措施:一是要加強對設備的管理;二是要完善各類用油設備的密封性能,防止漏油;三是研究開發水介質單體液壓支柱,不使用乳化液。對于井下防滅火的灌漿和水砂充填處理采空區的充填污水,可在井底硐室處理后循環使用。
4 煤礦廢水處理主要工藝
傳統方法對污水進行處理主要采取石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和氣等方法。根據污水中,具體的污染的成份的不同采取的方法也各有差異。傳統方法處理存在著工藝較復雜、凈水后利用率較低、使用的化學物品相對消耗量增大等弊端,由于沒有辦法徹底去除生物絮體以及膠體等物質,致使清洗必須頻繁,從而影響出水的水質。
4.1 對于酸性水的凈化及處理工藝
在酸性水中加入堿性緩蝕劑進行中和,把酸性水中有有益的成分如金屬離子進行回收,從而改變水的性質。對于沒有回收價值的酸性水。目前國內的大多數煤礦基本都采取中和法,用石灰或石灰廠做為中和劑加以中和。通常有三種工藝:一是直接投加石灰法,將石灰配制成石灰乳,投入反應溝,流入反應池,對水中的Fe2+,要進行曝氣氧化,中和生成物CaSO4。和Fe(OH)2,在沉淀池中沉淀后除去;一是石灰石中和滾筒法,將石灰石置于滾筒內,由于滾筒的旋轉,石灰石相互撞擊摩擦,破壞其表面生成的難溶性CaSO2。膜,擴大酸性水與石灰石的接觸面,使中和反應繼續進行下去,生成的CO:以及水中原有的Fe2+要以曝氣池曝氣,促使CO:從水中溢出,使Fe2+離子氧化成Fe3+離子,后者水解后生成沉淀除去;三是升流式變濾速膨脹中和法,將細顆粒石灰石或白云石裝入圓錐體形的中和塔,水流自下而上通過濾料,濾速下部快上部慢,中和反應得以充分進行,出水含有CO:經曝氣裝置吹脫后,pH值升高時,Fe2+離子也被氧化為Fe3+離子去除。
4.2 含有毒有害元素或放射性元素礦井水的凈化處理。首先去除懸浮物,然后對其中不符合標準水質的污染物進行處理,對含氟水,可用活性氧化鋁吸附除去氟,也可用電滲析法除鹽的同時除氟。含鐵、錳水,通常采用混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術等處理方法。實際礦井水大多數為復合型水,在設計水處理工藝時必須查清水質和水量,然后考慮水處理單元操作的取舍和優化組合。通常礦井水都含有或多或少的懸浮物,因此含懸浮物的處理工藝對于任何類型中對地下水資源的保護措施,留設足夠有效的防水的礦井水都是處理前的第一步驟。
4.3 上世紀90年代以來污水生物處理新工藝、新技術的研究開發應用取得了很大成就,許多新工藝應運而生,這些新工藝的共同特點是:高效、穩定、節能,并具有脫氮除瞵等多功能。較典型的工藝有:
4.3.1 A2/O工藝
該工藝是厭氧,缺氧,好氧生物脫氨除磷工藝的簡稱,是70年代由美國專家在厭氧一好氧除磷工藝(A/O)的基礎上開發的。
4.3.2 SBR工藝(序列間歇式活性污泥法)是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術,又稱序批式活l哇=污泥法
4.3.3 BAF工藝(曝氣生物濾池工藝)
是90年代初開發的新型微生物附著型污水處理技術,能同時完成生物處理與固液分離,通過調整濾池結構形式而成為具有脫氮除磷功能的組合工藝。BAF作為一種膜法污水處理新工藝,與傳統活性污泥法和接觸氧化法相比,具有以下的優點:
具有較高的生物濃度和較高的有機負荷;工藝簡單、出水水質好;抗沖擊負荷能力強。由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物,其對有機負荷、水力負荷的變化不象傳統活性污泥那么敏感,同時無污泥膨脹問題;氧的傳輸效率高;易掛膜、啟動快;菌群結構合理;自動化程度高;脫氛效果好。
4.3.4 連續膜過濾技術
CMF技術的核心是高抗污染膜以及與之相配合的膜清洗技術,可以實現對膜的不停機在線清洗清洗,從而做到對料液不間斷連續處理,保證設備的連續高效運行。
CMF目前主要用于大型城市污水處理廠二沉池生水的深度處理回用,海水淡化或大型反滲透系統的預處理。地表水地下水凈化、飲料澄清除濁等。
4.3.5 膜生物反應器
膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結合的新工藝。用在污水廢水處理領域,利用膜件進行固液分離,截留的污泥或雜質回流至(或保留)在生物反應器中,處理的清水透過膜排水,構成了污水處理的膜生物反應器系統,膜組件的作用相當于傳統污水生物處理系統中的二沉。MBR MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜,目前主要以中空纖維膜為主。
4.3.6 反滲透技術
反滲透技術始于二十世紀六十年代,是一種以壓力為驅動力的膜分享技術。這種技術是一種從海水、苦成水進行淡化而發展起來的。也叫化淡化技術。本技術具有無相變、組件化、流程簡單、操作方便、占地面積小、投資小、能耗低等特別。所以發展非常快。應用也非常廣。
建設文明礦區,共同維護我們的綠色家園,是每一個企業及每一個個人都必須從我做起的目標。我們不能為經濟的發展,大力開發的同時,給后人留下大量的隱患。在科技發達的今天。我們務必將工業的發展及綠色環保齊頭并進。
參考文獻
[1]張世雄.礦物資源開發工程[M].武漢:武漢工業大學出版社,2000:410-418.
熱污染的主要來源范文5
2002年水利部部長汪恕誠就如何治理水環境問題接受記者采訪時曾說到,水污染治理難度最大,往往是幾十億投下去了,效果卻并不明顯。所以,治理水污染并不是盲目的投入大量的人力、物力、財力,我們應該借鑒外國已經成功的先進模式,從而加強我國對水污染防治的管理。
第一、英國泰晤士河
風景如畫的泰晤士河曾經是著名的鮭魚產地。自19世紀工業革命開始,泰晤士河水質迅速惡化,成為世界上污染最早,危害最嚴重的城市河流之一。而對于污染如此嚴重的泰晤士河,其主要的治理辦法是成立專門委員會和水務局,對其流域進行統一的規劃與管理,提出水污染控制政策法令和標準,對直接向泰晤士河排放工業廢水和生活污水作了嚴格的規定,根據有關法律,工業廢水必須由企業自行處理,并在符合一定的標準后才能排進河里。沒有能力處理廢水的企業可將廢水排入河水管理局的污水處,但要繳納排污費。檢查人員還會經常不定期地到工廠檢查。那些廢水排放不達標又不服從監督的工廠將被,受到罰款甚至停業的處罰。并提供足夠的資金保障。同時在1974年和1991年英國的《污染防治法》和《水資源法》的頒布實施也對其保護起到了很大的作用。
經過100多年的治理,泰晤士河已經成為國家上治理效果最顯著的河流,是世界上最干凈的河系之一。而對河段實施了統一管理,把全河劃分成10個區域,合并200多個管水單位而建成一個新水務管理局――泰晤士河水務管理局。被歐洲稱為“水工業管理體制上的一次重大改革”。
第二、日本琵琶湖
琵琶湖是日本最大的淡水湖,是Keihanshin(Kyoto,Osaka和Kobe)地區重要的生活和工業水源。隨著溢賀縣工業的發展和人口增長,城市工業和生活污染物排放量增加,以及農業污染物排放和水土流失等,使湖體水質逐漸惡化。到2O世紀70年代初,琵琶湖水質污染達到了高峰。為改變琵琶湖水質狀況,保障周邊地區工業和居民生活用水。日本政府積極采取各種措施,加強琵琶湖流域水污染治理工作。雖然取得了一定成效,但尚未實現水質的根本改變。
日本政府從1972年---1997年實施了琵琶湖綜合開發計劃和水質保護規劃。1970年,日本頒布實施了《水質污染防治法》。在水資源保護與環境行政方面有兩部法律,即《公害對策基本法》和《自然環境保護法》。1993年11月,《環境保護法》制定出臺,1994年12月,內閣會議制定了環境基本計劃,指出了長期的、綜合性的環境行政路線。
為了使環境負荷不超過正常流量,保證自然循環過程中的凈化能力,保護水域生態系統,保證水環境的安全,日本政府采取了以下主要措施:
1.制訂了一系列的環境標準
有關生活環境的有BOD、COD、DO等環境標準。為了防治富營養化,對湖泊又制訂了總氮和總磷的環境標準。對含汞底質和含PCB底質,規定了暫行消除標準。“一律標準”(國家規定的排水標準),對錦、氰等24項影響健康項目和16項生活環境項目規定了標準值。
在污染源較集中的水域,有些地方還制定了較“一律標準”更嚴格的標準(追加標準)。
2.對某些特殊區域實施排水總量控制
對于因人口和產業集中的區域,以及大范圍向封閉性水域(湖泊、內灣、內海)排放大量生活污水或產業污水的地區,引入了排水總量控制制度。
3.建立了無過失賠償責任制度
事業單位因生產活動排放有害物質,造成了危害健康的災害時,應負賠償責任。
4.建立完善的水質監測體制
(1)加強公用水域水質監測。依據水質污染防治法,都道府縣首長及政令市長負責公用水域水質的日常監視所需費用,而環境廳則負責有關編寫監測計劃費用和公用水域水質檢驗的費用。
為了加強公用水域水質的日常監測,在公用水域的重要地點設置自動水質監測器,截止到1995年底,已設置165處自動水質監測器。
(2)重視排水水質的監視。依據水質污染防治法,都道府縣首長及政令市長為了監視工廠和事業單位遵守排水標準的情況,必要時要求工廠和事業單位上報污染情況報告或者進行檢查。
5.加大生活污水的處理力度
6.加大基礎設施(下水道)的建設力度
在完成下水道建設計劃的同時,日本政府還實施了市區的污水凈化示范項目。
7.重視地下水資源的保護
1989年6月,日本再次修改水污染防治法,增加了禁止含有害物質的水滲入地下,以及都道府縣首長等日常監測地下水等措施。并對都道府縣首長的日常監測地下水質的費用,制定了補助制度。1996年2月,環境審議會又提出了“有關防治地下水水質污染的水質凈化對策的辦法”,并據此修改水污染防治法,該法于1997年4月1日正式施行。
雖然琵琶湖水質因此而得到相應的改善,但是,由于該規劃第一階段(1986-1990年)和第二階段(1990--1995年)確定的目標都沒有實現,所以水質還是沒有根本改善。
第三、法國水法
根據1964年頒布的水法,法國將全國分成六大流域區,包括塞納河-諾曼底流域(Seine-Normaidic)、羅納河-地中海流域(Rhone-Mediterraueau)、萊茵-莫斯流域(Rhine-Meuse)、阿爾圖瓦-皮卡底流域(Artois-Picardie)、盧瓦河-布列塔尼流域(Loire-Bretane)和阿杜爾-加龍河(Adour-Garonne)流域,每個流域都設有流域委員會和流域水務局,具體負責流域內的水資源規劃和水管理工作。
水量、水質、水工程、水處理等進行綜合管理,是法國水資源管理成功的標志。法國頒發的一系列法令和制度使法國實行以流域為單元進行綜合管理的設想變為現實,并使“誰污染誰付費”的原則得到貫徹落實。這種綜合管理是建立在一套完整的法律體系之上,以法律的、行政的管理手段為主,經濟手段為輔,借助于國家與有關的公共或私立合作對象達成的協議,同時采取各種手段加以貫徹實施。這種注重以流域為單元的水量水質綜合管理極大地促進了法國水資源的合理利用和水環境保護。
在水資源管理方面注重以法制手段來規范各種水事和水管理行為。法國在1919年10月16日就頒布了第一部《水法》,后經逐步修改補充完善,目前采用的是1992年1月3日頒布的《水法》。該《水法》對國家、流域、地方政府用戶及水公司等所從事的所有水資源規劃、水資源開發利用、污水處理及水資源保護等一切水事活動均有較為詳細的規定,以規范各級水管理機構的水管理行為。
根據歐共體1991年的一項規定及1992年法國《水法》(2001年做了修改),所有超過2000人口的市鎮都必須建設污水處理廠。對2000人以下的市鎮,鼓勵建設污水處理廠,政府除了給一定的補助外,還給一定的低息貸款,實際上有些小于2000人口的市鎮也建立了污水處理廠。目前,法國城市的污水處理率已達到95%以上。
根據“誰污染誰付費、誰用水誰付費?!边@一原則,用水者和污水排放者都必須交費。水費是法國水資源管理經費的主要來源。以生活用水為例,水費由運行成本費、污水處理費用、水稅和污染稅、清潔水發展基金、增值稅(TVA)等部分構成。其中運行成本費包括輸水、制水及運行、維護及用戶管理等費用;污水處理費用包括廢水的收集和凈化處理費用;水稅相當于中國的水資源費,作為從數量上管理水源的資金;污染稅相當于中國的排污費,作為改善水源質量的資金。
第四、萊茵河
萊茵河發源于瑞士境內的阿爾卑斯山,流經法國、德國等9個國家,最后由荷蘭匯入北海。萊茵河流域面積15萬平方公里,德國占10萬平方公里,其中有三分之一在萊法州境內。在德國,萊茵河不僅是飲用水源,還作為航運、發電、灌溉和工業用水。五六十年代始萊茵河的水質遭受污染,1972年水質污染最為嚴重。萊法州的美茵茲市河段溶解氧幾乎為零;路德維希港市河段位于世界第二大的化工企業巴斯夫公司(BASF)下游的水域被稱為“死河”,魚蝦絕跡。1986年萊茵河生態再次遭受舉世震驚的嚴重破壞。11月1日深夜,瑞士巴富爾市桑多斯化學公司倉庫起火,裝有1250噸劇毒農藥的鋼罐爆炸,硫、磷、汞等毒物隨著百余噸滅火劑進入下水道,排入萊茵河。警報傳向下游瑞士、德國、法國、荷蘭四國835公里沿岸城市。翌日,化工廠有毒物質繼續流入萊茵河,后來用塑料塞堵下水道。8天后,塞子在水的壓力下脫落,幾十噸含有汞的物質流入萊茵河,造成又一次污染。11月21日,德國巴登市的苯胺和蘇打化學公司冷卻系統故障,又使2噸農藥流入萊茵河,使河水含毒量超標準200倍。這次污染使萊茵河的生態受到了嚴重破壞。
其實,在1950年瑞士、法國、盧森堡、聯邦德國和荷蘭就在在巴塞爾成立了“萊茵河防治污染國際委員會”(ICPR)。自成立以來,各國先后簽署了一系列萊茵河環保協議:防止化學污染公約。要求各成員國建立監測系統,制定監測計劃,建立水系預警系統。規定了某些化學物質的排放標準;建立不同工業部門的協調工作方式,采用先進的工業生產技術和城市污水處理技術減少水體和懸浮物的污染;整訂防治氯化物污染公約、減少德國與荷蘭邊界水體鹽的含量;簽訂防治熱污染公約,強調萊茵河沿岸的電站和工廠必須修建磚卻塔,確保排放水溫低下規定值。
以這次事故處理為契機,各國在1987年制定了“萊茵河行動計劃”。事故后,保護萊茵河國際委員會(ICPR)提出法律性文件《防止事故污染和工廠安全》,以后又提出若干技術要求,包括防止泄露的安全要求、有害物質防傾覆技術要求、管道安全技術要求等。這個機構還對萊茵河沿線的所有工廠進行了清查,同時責成各國政府部門定期檢查這些工廠設備安全情況。
其后經過流域各國十幾年的共同努力,萊茵河的水質有了極大的改善。在事故應急處理方面,各國聯合開發了方便快捷的計算機決策支持系統模型,可以在事故發生后,立即預測整條萊茵河污染物濃度及到達時間、位置,以便立即啟動相關措施,防止和減輕污染造成的損失。
從各國治理水污染的成功案例中我們可以了解到,建立完善的流域水管理體制,構建環境突發事件應急管理系統,以流域控制理念構建水污染防治立法,拓展公眾環境知情權,強化政府水污染防治責任,建立污染物排放總量控制與排污許可證制度等,是避免以后相類似環境污染事件發生的有力保障。
水是生命的源泉。太湖藍藻污染事件再一次給沉浸在享受經濟快速發展的中國政府敲響了警鐘。在“可持續發展”、“共建和諧社會”的國家戰略的逐步落實中,我們希望無錫藍藻污染事件不僅給太湖污染畫上了句號,而且開啟了中國的江河湖海清水常流之門?!?/p>
鏈接
國內相關重大水污染事件一覽
無錫水環境事件并不是孤立的事件。近年來我國環境事件頻發,國家環保總局的調查顯示,自2005年底松花江事件以來,我國共發生140多起水污染事故,平均每兩三天便發生一起與水有關的污染事故。
沱江污染事件。2004年3月,四川沱江發生因川化技改項目違規生產造成的嚴重污染事故,由于水質嚴重污染,內江、簡陽、資陽三地城鄉自來水公司停止取水和供水。
松花江重大水污染事件。2005年11月13日,中石油吉林石化公司雙苯廠發生爆炸事故,造成大量苯類污染物流入松花江水體,引發重大水環境污染事件,國家環保總局局長解振華辭職。
廣東北江鎘污染事件。2005年12月16日,韶關冶煉廠在及其檢修期間,相關工作人員違反操作規程,導致超過1000噸的高濃度含鎘污水直接排入北江,造成廣東北江鎘污染事件。
白洋淀死魚事件。2006年二三月份,白洋淀相繼發生大面積死魚事件。死魚主要原因是白洋淀淀區水體污染較重,水中溶解氧過低,從而造成了魚類的窒息死亡。據調查,位于白洋淀上游的清苑,滿城等12個縣(市)均未建成城鎮污水處理廠,大量未經處理的生活污水進入白洋淀。
牡丹江市水櫛霉污染。2006年2月19日,黑龍江牡丹江市的水源地,牡丹江支流海浪市發生水櫛霉污染事件。經調查,海林雪原酒業公司,海林啤酒廠,海林食品公司等企業的污水超標排放是這一事件的主要原因。事件過后,國家環??偩?,監督部將其列為掛牌督辦案件。
熱污染的主要來源范文6
關鍵詞:河流流域水電開發梯級水電開發環境效益環境影響
上世紀70年代末,我國開始重視水利水電工程的環境影響問題,有關的研究也開始增多。1988年12月頒布了《水利水電工程環境影響評價規范》(試行)(SDJ302-88),使得水利水電工程的環境影響評價工作更加規范和深入。1992年11月頒布《江河流域規劃環境影響評價規范》(SL45-92),強調流域規劃要把流域的環境保護作為目標,首次規定了流域規劃要進行環境影響評價。1993年國家環境保護局了《環境影響評價技術導則》(HJ/T2.1~2.3-93),1997年11月又了《環境影響評價技術導則—非污染生態影響》(HJ/T19-1997),明確指出《導則》是水電及梯級水電開發項目環評的技術指導性文件。迄今為止,我國的水電開發多是進行單項工程的環境影響評價,而梯級開發的環境影響評價很少。筆者結合單項工程和梯級開發工程,對環境的影響進行研究。
1流域水電開發的環境效益分析
流域水電的建設可兼顧防洪、航運、供水、灌溉等多種水資源的開發利用。如果流域水電開發及其它水資源開發利用合理、正確,從宏觀上分析,將對環境有所改善,是具有環境效益的。
1.1水電梯級開發可發揮梯級效益
梯級水電開發可提高水資源的利用率,協調水資源綜合利用之間的矛盾,獲得梯級效益。上游水電站水庫調節徑流可增大下游所有梯級水電站的保證出力和年發電量;上、下游水庫聯合調度,可協調發電和其它用水要求的矛盾;上游水電站削減洪峰、蓄存洪量,可提高下游各級水電站防洪標準,減小泄洪設施規模;上游電站水庫有時可為下游電站縮短初期蓄水時間。梯級連續開發,可優化安排各級水電站的施工進度,施工期互相搭接施工高峰又互相錯開,利用上游水庫蓄水時機減少下游電站的施工導流流量,減少施工隊伍轉移的費用和時間,提高施工設備和場地的利用率,可縮短總體工期,減少總投資。
1.2發展水電清潔能源,減少環境污染
水力發電作為清潔能源被利用,水電不僅可以代替部分火電、核電,具有調峰的優點,在電網安全運行中起到重要的作用,還可提高水資源的利用效率而基本上不改變其水質,不排放污染物。例如[1],在電網系統中,建設一個裝機容量為2000MW的水電站代替同等規模的燃煤火電廠,這樣每年可節約原煤500萬t,減少排放二氧化硫24萬t,減少排放氮氧化物4400萬kg,一氧化碳115萬kg,少產生廢碴140萬t,省卻了火電廠所需要的冷卻水運行和排放,既可節約水資源,又可避免對水環境造成熱污染。因而發展水電,在取得相同電能的同時,可減少環境污染。
1.3減災防災,保護環境
近30年來,美國密西西比河流域由于洪水引起的直接損失達幾十億美元,在美國共計有40%以上的城市和1400萬hm2的土地均遭受洪水的威脅;1970年水災給羅馬尼亞和匈牙利造成了100億列伊和77億福林的損失,淹沒了約106萬hm2的耕地,全部或部分淹沒800多個居民點[2];我國1998年洪水,主要為長江、松花江、西江、閩江洪水,受災面積大,農田受災面積2229萬hm2,成災面積l378萬hm2,死亡4150人,倒塌房屋685萬間,直接經濟損失達2551億元。水電站往往同時兼有抵御自然水文災害的功能。水庫運行可以調節河川徑流,控制水位,梯級水庫可聯合調度調節,比單個水庫更能提高抗御洪、澇、旱、堿等自然災害的標準和降低災害的影響程度,有效地保護生態環境及生物的生境,減少水災和旱災對人類及動、植物的破壞,減少水土流失和土壤侵蝕,減少洪水造成的污染擴散和疾病流行,為人們提供相對穩定、安全的生活和生產環境。
1.4水電站水庫的人工濕地作用
水電開發,在一個流域上建設一個或多個水庫。水庫庫區形成許多庫灣,生長了多種水生植物和動物,成為人工濕地,為濕地動、植物提供了生存條件,因此在庫區和庫周會增加多種適合濕地環境的動、植物物種,提高了局部區域的生物多樣性價值,增加了水域的綜合功能。
人工濕地的形成,可改善當地的環境小氣候條件。水庫水體的影響,可使周圍陸地性氣候得以改善:無霜期延長、溫差縮小、降低了最高氣溫、增加了濕度。有關的研究表明,水面上空空氣的透明度比成片的房屋群高8%~10%;水面上空紫外線輻射比陸地高30%;水庫或水域上的氣溫在炎熱季要降低4~5℃;相對濕度提高10%~15%[1]。
黃河龍羊峽水庫蓄水后,國電公司西北勘測設計院、青海省電力局和氣象局于1990年就龍羊峽水庫對局地氣候的影響進行了觀測研究。主要研究成果如下:
(1)對降水的影響。距離龍羊峽水庫庫岸10km左右范圍內,年降水量增加約3%,距庫岸較遠的山區年降水量增加約12%,影響范圍內的夜雨量增加明顯。
(2)對濕度的影響。距離龍羊峽水庫庫岸10km左右范圍內,全年各月相對濕度均有增加,其中冬季增加最明顯,1月份增加24%。
(3)對氣溫的影響。距離龍羊峽水庫庫岸10km左右范圍內,年平均氣溫略有升高,月平均氣溫其中有5個月升高,12月份升高最大為3℃,1月份升高1.2℃;6個月降低,10月份降低最大為0.7℃。而對這一范圍以外的區域影響很小。
(4)對風的影響。對水庫周圍地區風的影響,主要表現為靜風頻率減少,“湖陸風”方向上風頻的增加、風向轉換時間變化和風速略有減小
1.5水電站水庫的景觀與旅游作用
水電站水庫形成人工湖泊,在功能上增加了美學和旅游價值。在水電開發的基礎上,合理優化水工建筑物的布置和造型,并適當加以裝飾設計,使其在景觀上起到美化環境的作用??筛鶕唧w要求和地勢環境條件,修建人工港灣、池塘,放緩岸坡,建造森林公園、草坪、花圃及景觀建筑,修建水上娛樂設施,組成新的水環境景觀系統。北京十三陵抽水蓄能電站,在上池周圍開辟了草坪、花壇,種植了樹木,利用地勢修筑了護坡,環池修建游覽道路和一些景觀建筑物,在上池旁的山頂將防火瞭望塔修成仿明古塔,電站的上池現己成為十三陵風景區的一個新景點。另外,利用電站工程棄碴填筑沖溝,形成人工階地,經綠化美化并修筑了人工景觀建筑物,建起了蟒山國家森林公園,現已成為旅游區[3]。國外如莫斯科的水體系統由希姆金水庫、卡拉梅舍大水庫、別列文水庫、雅烏斯回水河段、莫斯科河等水體組成,將水體系統進行美化后,有很好的景觀效果,成為市民休閑娛樂的風景區;在明斯克利用斯維斯洛奇河支流上的梯級電站水庫和許多小池塘,修建了滑水專用水道、浴場、碼頭和森林公園等,成為旅游勝地[2]。
1.6水庫的供水、灌溉對環境的改善
水電站水庫有調整河道徑流的作用,庫水和發電后的下泄水具備穩定、可控制供水和灌溉的條件。
(1)供水:水庫改善了抽水站取水的條件并利用勢能使之降低造價;水庫可以降低水中的含沙量、色度、氧化度等,使自來水廠凈化簡便;水庫使河水水量、水質季節性變化減小,保證水廠運行的穩定、均衡,促進地區經濟的發展,改善當地居民的生活環境,提高生活質量。
(2)灌溉:天然狀態下的河流水資源,由于徑流量的季節性變化,不可能保證流域內灌溉面積大幅度增加。建設水庫后,徑流得到充分利用,使灌溉面積大大增加,并使作物產量大幅度提高。有關研究表明,干旱和半干旱地區,水澆地的糧食收成比沒有灌溉的高1~1.5倍;氣候較濕潤地區,灌溉后的收成可提高50%[2]。
2流域水電開發對環境的主要不利影響分析
流域水電開發,特別是梯級開發,一般規模較大,使流域的自然環境發生了改變,對環境產生若干不利影響,可分為施工期、水庫初期蓄水期和運行期3個階段進行分析。
2.1電站施工期對環境的不利影響
水電站施工期對環境的不利影響,主要表現在工程占地的影響、施工截流的影響、施工采石取土的影響和其它施工項目的影響。
2.1.1工程占地的影響
水電站開發要修筑水庫及其它水工建筑物,需要占用較大面積的土地,可分為施工占地和工程占地。施工占地基本上屬臨時占地,對環境的影響主要是植被破壞、水土流夫等,影響為相對短期并可以恢復;工程占地主要是水庫淹沒占地,屬永久占地,對環境的影響較大,水庫淹沒區達到了根本改變自然狀態的程度。主要的影響是破壞原有的植被,對生態環境的影響;淹沒原有部分耕地和村莊,造成移民搬遷和一些設施的遷建;特別是水庫淹沒區的移民,有些工程移民量很大,在移民搬遷和安置方面,建新的村鎮,要搞基本建設,新開耕地要破壞植被,造成新的水土流失,并改變了局部自然條件,破壞了原有的區域生態平衡。
在水電梯級開發中,如工程施工安排合理,可減少施工占地。例如一個梯級工程的料場和部分施工占地,可同時為其它梯級工程服務,可減少那些工程的占地影響。
2.12施工采石、取土的影響
采石、取土施工對環境的主要影響是造成水土流失。
(1)采石施工。會破壞原有山體的表層植被,使表層較薄的土層流失;采石使山體原有形態發生變化,有些坡面變陡,并且爆破使巖石松動,容易造成流失,嚴重的可能發生塌方或泥石流,造成災害性破壞;采石使山體,影響景觀。
(2)取土施工。取土破壞植被,開挖面土層松動,容易造成水土流失;取土使表層具有一定肥力的土壤損失,特別是占用耕地取土,對施工后的覆墾很不利;取土場面,還容易造成揚塵;取土會損失部分土地資源。
2.1.3其它施工項目的影響
水電項目施工一般規模較大,施工人數和施工機械較多,又比較集中,對周圍自然環境和社會環境產生一定影響,主要的影響分析如下。
(1)對水環境的影響。工程施工均在水系河道附近,場地平整、截流、圍堰填筑、隧洞排水、砂石骨料加工沖洗、混凝土拌和澆筑及養護、化學灌漿、材料水上運輸、施工機械沖洗、附屬企業'''');">企業生產廢水排放、施工營地生活污水排放、職工醫院排放廢水、垃圾、廢料及化學藥品等,都會對水域環境造成污染。
(2)施工棄碴對環境的影響。水電施工一般棄碴量較大,開挖山體、隧洞產生大量的廢碴,堆放在固定的碴場,因此在設計碴場時就應考慮到環境影響。廢碴中混有殘留炸藥、廢油、廢化學藥品等,有些可能還有放射性物質。如果廢碴處置不當,殘留在其中的有害物質會對環境產生影響;碴場管理不好,會造成流失,嚴重的還會形成泥石流,對環境造成較強的破壞;有些堆碴占地會造成土地資源的損失;碴場影響自然景觀。
(3)施工對大氣環境的影響。工程施工爆破、骨料加工篩分、水泥倉庫裝卸、混凝土拌和、施工材料運輸、施工機械運行等,造成施工場地揚塵、施工道路揚塵,影響大氣環境質量。附屬企業生產和施工營地生活燃煤煙氣排放,其廢氣和懸浮顆粒物等對大氣環境質量造成影響。
(4)施工噪聲對環境的影響。施工噪聲主要包括:開挖爆破噪聲、施工機械運轉噪聲、骨料篩分作業噪聲、砂石混凝土拌和系統生產噪聲、機動車輛行駛噪聲等。其中開挖爆破噪聲屬點噪聲源,影響是瞬時和間斷的;施工機械運轉噪聲也屬點噪聲源,影響一般是連續的;骨料篩分作業噪聲、砂石混凝土拌和系統生產噪聲,屬固定線噪聲源;機動車輛行駛噪聲屬運動噪聲源。這些噪聲,會在整個施工期中影響當地的聲環境,施工結束后影響會自行消失。
(5)施工對交通的影響。施工截流,使局部河道條件和水文條件發生變化,水運通航受到影響,運輸量和運輸條件等都發生改變。施工期間,施工車輛大量增加,使道路車流量加大,增加當地公路交通的密度,會對交通條件產生影響。
(6)施工對人群健康的影響。水電站工程造成一定數量的居民搬遷、安置,這部分居民的生活環境將有較大程度的變化,可能會引起人群健康問題。例如:移民建鎮使原來相對分散的居民集中居住,流行性疾病傳染的機會增加;移民搬至安置區后,對該地區的地方病缺乏抗御能力等。施工期間,大量施工人員進入施工區,形成施工人群。人員高度集中,如當地有流行性疾病、地方病及自然疫源性疾病等,可能會蔓延和發展,或由外地人員帶來其它傳染病而成為主要流行病。另外,施工人群要進行施工作業,有些作業對人體安全和健康具有一定的影響,如:開挖爆破、接觸一些有毒化學藥品、高噪聲機械操作、高粉塵作業等。
(7)其它影響。施工對附近地區的自然景觀造成影響,破壞了景觀的連續性和協調性。有些工程施工影響到文物古跡。
2.2水庫初期蓄水階段對環境的不利影響
水庫初期蓄水階段對環境的影響主要是對下游河道和下游用水的影響。當水庫庫容較小時初期蓄水時間較短,對下游的影響也較小,但庫容大時,初期蓄水時間較長,對下游的影響較大。例如,吉林松江河水電梯級開發小山電站,初期蓄水時間約為2個月。在這期間使松江河干流下泄水量大幅度減少,影響了下游沿江村屯和撫松鎮的生活、生產用水及林蛙的養殖;影響了兩岸過江交通的影響;同時對下游北江水電站正常運行造成影響。為補償以上影響,曾采取了相應的對策措施,合計補償費用約194萬元。
2.3電站運行期對環境的不利影響
水電站運行期對環境的不利影響可分為3個影響區來分析,即:河流、湖泊等水域水位升高區;水庫相鄰地區;下游及引水斷流區。
2.3.1對河流、湖泊等水域水位升高區的影響
水電站運行后,水庫蓄水便其上游部分河段和相連的湖泊等水域的水位升高。水電站運行期也是庫區及庫岸、水位升高區的重新平衡的過程,主要有3方面的影響:庫區淤積和庫岸浸蝕;蓄水對地質環境的影響;蓄水對周圍地下水位的影響;蓄水對水生生物的影響。
(1)庫區淤積和庫岸浸蝕。水庫蓄水后形成庫盆,庫區的淤積和庫岸浸蝕,對庫區水環境造成影響,并影響到水庫的功能。大量的研究表明,水庫淤積形成的主要來源為:從匯水流域進入水庫的泥沙;由于庫岸的改變、島嶼沖毀、庫岸坡上不同的重力作用等產生的入庫泥沙;由于水中懸移質沉降、淤積,成為庫底沉積物,從而導致其重力固結、含水量減小、有機物質礦化。
山區中、小型水庫淤積多為推移質泥沙,平原中、小型水庫淤積多為懸移質泥沙,大型水庫開闊地帶的淤積既有懸移質泥沙又有推移質泥沙,水庫沿岸地帶和變動回水區則推移質居多。隨著水庫的運行年限的增加,庫底淤積也會逐漸加重,淤積的面積也會逐漸增加。例如伏爾加河上的庫伊貝舍夫水庫,建庫5年淤積占庫底總面積的22.5%,8年后增加到32.5%;鄂畢河上的新西伯利亞水庫,建庫8年淤積占庫底總面積的55.0%,14年后增加到69.6%[2]。
從水庫蓄水開始,由于侵蝕作用和堆積作用,在新的水邊線地帶開始了庫岸形成的過程。大型水庫的運行經驗表明,庫岸的形成正是沖蝕和堆積直接作用的結果,從地質、地球化學和生態過程角度分析,庫岸可分為多種類型:以崩塌、坍落、侵蝕、滑坡、流沙和剝蝕等形式表現的庫岸為沖蝕型庫岸;以地球化學作用和沖蝕作用為主形成的庫岸為沖蝕—喀斯特型庫岸;以生態作用和沖蝕作用結合情況下形成的庫岸為沖蝕一泥炭型庫岸及其它類型的庫岸;在地質、地球化學和生物過程和堆積共同作用下,形成泥沙三角洲庫岸、淤泥鹽巖型、漂浮泥炭型、貝殼泥炭型、貝殼石灰巖型和蘆葦植物型庫岸[2]。
水庫發育,除了庫岸形成外,還有其它過程和現象,如:淹沒、浸沒、地下水位上升及上升區巖層的物理力學性質變化等,水庫沿岸地帶形成新的工程地質條件。在水庫淤積和庫岸形成的過程中,會造成水土流失、生態環境變化、水質的變化等,水庫運行后,在較長的時間里,逐漸形成工程與自然環境新的協調和平衡。
(2)蓄水對地質環境的影響。水庫蓄水后會誘發地震,1973年在倫敦舉行了第一次關于水庫與地震的學術會議,1979年在新德里召開了關于大壩安全與地震問題的國際大壩會議,1980年在倫敦又召開了全英工程師學會關于這一問題的學術討論會。
(3)蓄水對周圍地下水位的影響。水庫蓄水后,將導致沿岸地帶水文地質條件實質性的改變,首先是地下水狀態發生變化,水庫滲漏在最初幾年中較為劇烈,對含水層影響最大。通常在水庫的近壩部分出現地下水升高的最大值,而在水庫上游,地下水位升高則相應較小,影響范圍也小。
水庫周圍的地下水位升高會引起土地的浸沒和沼澤化。當地下水位上升到距地面1.0~1.5m,干旱地區達到2.0~3.0m時,浸沒就開始了,當潛水層達到耕作層時,造成土壤濕度過大,以至大多數包氣帶破壞,結果是使大片土地沼澤化。在森林和森林草原地區庫岸沼澤化相對嚴重,在干旱氣候條件下,土壤常會發生鹽漬化。水庫影響區域浸沒帶的形成,地下水位升高,區域自然綜合體發生改變,生態環境發生變化,生物物種、種群結構、生物量等都會隨之改變。原有的生態結構被破壞,需經過較長的時間,才能達到新的平衡。
(4)蓄水對水生生物的影響。水庫蓄水后,使部分陸地變成為水域,淺水變成了深水,流動的水變成相對靜止的水,電站運行及汛期泄水等,都會對水生生物造成影響。
①對水生動物的影響:水域由河道型變為湖泊型,使得水生動物的區系組成發生了變化。對魚類的影響較大,主要有迫遷,即水庫蓄水和泄水淹沒和沖毀魚類原有的產卵場地,改變產卵的水文條件;對洄游魚類的阻隔,大壩切斷了天然河道或江河與湖泊之間的通道,使魚類覓食洄游和生殖洄游受阻;對魚的傷害,魚類經過溢洪道、水輪機等,因高壓高速水流的沖擊而受傷和死亡。例如,美國的哥倫比亞河和斯內克河,每年汛期大壩泄洪,因含氮氣過飽和造成幼薩門魚死亡。又如,美國緬因州的愛德華水電站,始建于1830年,壩長280m,主要功能為發電。但水壩妨礙了鮭魚、條紋鱸魚和其它6種魚類洄游產卵繁殖,造成對水生生態的破壞,為此聯邦政府下令強行拆除電站。
②對水生植物的影響:主要是對浮游植物和高等水生植物的影響。水庫形成的頭幾年,對浮游植物區系組成、生物量、初級生產力等都產生影響,常因藻類的大量繁殖而加重水庫的富營養化,影響水庫的水質。對高等水生植物的直接影響主要是淹沒,間接改變了水域的形態特性、土壤、水的營養性能、水位狀況和原始種源,而影響了高等水生植物的生存和生長。
③對底棲生物的影響:主要是建庫后水文條件、水溫、水質和底質的變化對底棲生物組成及生物量的影響。
2.3.2對水庫相鄰地區的影響
對水庫相鄰地區的影響,主要是對庫周地區的生態環境的影響,即對生物地理群落的影響。水庫淹沒使林地減少,人為生產活動的增加,使林地等植被遭到破壞,人工生態恢復又需要一定的時間,使植物資源量減少。由此,破壞了部分野生動、植物的生境,使野生動物和植物種類減少,數量下降,森林植物群落減少,使生物多樣性受到影響。
2.3.3對下游及引水斷流區的影響
(1)水電站調峰運行對下游的影響。有些水電站運行期中有調峰運行時段,有的水電站在電網中就是調峰電站。調峰運行是根據電網中用電的需求情況進行調節,因此,發電向下游泄水量隨需要而變化,對下游地區的航運和用水有影響。但可以通過一些措施來解決,如:控制下泄的保證水量;監控上游來水量,合理安排電站運行調度;根據電網總的用電峰、谷規律,適時預報,將信息及時傳達到下游等。廣東省北江飛來峽水利樞紐,其電站具有不完全日調節能力,參與系統調峰運行。電站的調峰運行是根據電力系統的負荷情況和水庫天然來水情況進行。當天然來水量在250~630m3/s時,電站調峰工作容量約在9~14萬kW;枯水期一般可調峰2~4h,時段為18~21點。電站調峰運行同樣要保證水庫下泄流量≥200m3/s,滿足了下游正常通航和用水的要求,在枯水期這一下泄流量改變了建庫前下游的斷航狀態。
(2)對引水式電站斷流段的影響。引水式電站是利用天然河道落差,由引水系統集中發電水頭的電站;還有些電站既用擋水建筑物、又用引水系統共同集中發電水頭,成為混合式水電站。引水式電站會造成擋水建筑物至發電廠房段的河道斷流,或是永久性斷流,或是間斷性斷流,跨流域引水發電,可造成較長河段的斷流或流量減少。河道斷流造成的影響很大,主要是對森林植物、動物的棲息環境、斷流段的小氣候等生態環境的影響,這種影響往往是破壞性的和不可逆轉的。必須要采取必要的可行措施,來保護斷流段的生態環境,如:從擋水建筑物下泄一定的水量,保證該段的生態環境用水,將這部分水稱為生態需水量,或稱最小生態用水量。
4結語
(1)水電開發項目,特別是梯級開發,是河流流域水資源利用的宏偉工程,它既可以改造自然,造福人類,又可以對環境造成一定程度的破壞。水電開發對環境影響的研究,就是要將問題提出,要明確工程建設與環境之間的關系,有助于工程環境影響評價工作質量的提高,有利于處理好建設項目與環境保護之間的矛盾。
(2)要努力做到水電開發建設與環境保護協調發展,在水資源開發利用的同時,注意針對由于開發項目造成的環境問題,采取強有力的環保對策和措施,使工程對環境的影響減到最小,使受到破壞的環境盡快得到恢復。并注意在水電工程建設時,應盡量兼顧當地環境問題的解決。
(3)河流流域是一個完整的生態系統,流域水電梯級開發對環境的影響,不同于單一電站對環境的影響,在空間尺度上、時間尺度上、影響內容上、評價方法和目標上,都有差別。應在單個水電站環境影響研究和評價的基礎上,進一步開展水電梯級開發對流域累積環境影響的研究,主要包括:累積環境影響的基本概念和理論;累積影響形成的主要途徑;累積影響的評價方法和模式的構建;評價的指標體系等。
(4)目前,應盡早開展流域開發的環境影響評價工作。在流域水資源綜合開發規劃階段,就要進行環境影響評價,以期在流域開發決策前,對流域資源的合理利用、自然環境、生態系統的結構和功能、流域環境的承載能力、區域污染源和污染物排放總量控制、污染防止措施等方面進行評估和論證,按區域經濟可持續發展的要求,調整流域開發方案。
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