環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論第3章 水體環(huán)境及水體污染

1、l 第一節(jié)第一節(jié) 水體環(huán)境和水體污染概述水體環(huán)境和水體污染概述l 1 1、水資源與水循環(huán)水資源與水循環(huán) 。 p 水資源與水環(huán)境 江河湖海中一切淡水、咸水江河湖海中一切淡水、咸水 土壤水、淺層和深層地下水土壤水、淺層和深層地下水 南北兩極冰帽和各大陸高山冰川中的冰南北兩極冰帽和各大陸高山冰川中的冰 大氣圈中的水蒸氣和水滴大氣圈中的水蒸氣和水滴 生物體內(nèi)的水生物體內(nèi)的水地球上的水p 水資源與水環(huán)境地球上的總水量天然水量并不等于可利用水量，水資源則一般僅指地球表層中天然水量并不等于可利用水量，水資源則一般僅指地球表層中可供人類利用并逐年得到更新的那部分水量資源?？晒┤祟惱貌⒅鹉甑玫礁碌哪遣糠炙?/p>

2、資源。 如大氣降水，江河、湖泊、水庫(kù)、土壤和含水層的淡水如大氣降水，江河、湖泊、水庫(kù)、土壤和含水層的淡水 。p 水資源與水環(huán)境我國(guó)的水資源分布我國(guó)的淡水資源總量約我國(guó)的淡水資源總量約2.8萬(wàn)億立方米，居世界第六位萬(wàn)億立方米，居世界第六位人均淡水占有量人均淡水占有量2220立方米，被列為立方米，被列為13個(gè)貧水國(guó)家之一。個(gè)貧水國(guó)家之一。人均淡水是世界平均水平的人均淡水是世界平均水平的1/4，美國(guó)的，美國(guó)的1/5，加拿大的，加拿大的1/48目前我國(guó)有目前我國(guó)有400多個(gè)城市缺水，多個(gè)城市缺水，110個(gè)城市嚴(yán)重缺水個(gè)城市嚴(yán)重缺水 海洋蒸發(fā)水汽輸送地表徑流地表蒸發(fā)降水地下徑流降水入滲水水 循循 環(huán)環(huán)

3、示示 意意 圖圖p 水資源與水環(huán)境水的自然循環(huán)水的自然循環(huán)p 水資源與水環(huán)境l 全球水分循環(huán)全球水分循環(huán)：地球表面的水分不斷地蒸發(fā)和蒸騰，地球表面的水分不斷地蒸發(fā)和蒸騰，并汽化為水蒸汽，上升到空中形成云，又在大氣環(huán)流并汽化為水蒸汽，上升到空中形成云，又在大氣環(huán)流的作用下傳播到各處，遇到適當(dāng)?shù)臈l件時(shí)即成為雨或的作用下傳播到各處，遇到適當(dāng)?shù)臈l件時(shí)即成為雨或雪而降落到海洋和陸地。雪而降落到海洋和陸地。 降落到陸地的水分降落到陸地的水分（1）一部分直接從地面蒸發(fā)；）一部分直接從地面蒸發(fā)； （2）一部分滲入地下，成為土壤水或地下水；）一部分滲入地下，成為土壤水或地下水；（3）一部分植物根系吸收，經(jīng)葉片蒸

4、騰作用進(jìn)人大氣；）一部分植物根系吸收，經(jīng)葉片蒸騰作用進(jìn)人大氣；（4）一部分可能順地表徑流匯入江、河、湖泊流入海）一部分可能順地表徑流匯入江、河、湖泊流入海 洋，再經(jīng)水面蒸發(fā)進(jìn)入大氣圈。洋，再經(jīng)水面蒸發(fā)進(jìn)入大氣圈。l 天然水的化學(xué)成分決定于它的形成環(huán)境天然水的化學(xué)成分決定于它的形成環(huán)境. 一方面一方面決定與水接觸的物質(zhì)的成分和溶解度；決定與水接觸的物質(zhì)的成分和溶解度；另一方面另一方面決定決定于發(fā)生在水環(huán)境中的物理化學(xué)作用進(jìn)行的條件。于發(fā)生在水環(huán)境中的物理化學(xué)作用進(jìn)行的條件。 在天然水中進(jìn)行的化學(xué)及物理化學(xué)作用主要有：在天然水中進(jìn)行的化學(xué)及物理化學(xué)作用主要有：l（1）固體物質(zhì)的溶解和沉淀；固體物質(zhì)

5、的溶解和沉淀；l（2 2）酸堿反應(yīng)；）酸堿反應(yīng)；l（3 3）氧化）氧化還原作用；還原作用；l（4 4）固體物質(zhì)與水中離子成分之間的交換反應(yīng)；）固體物質(zhì)與水中離子成分之間的交換反應(yīng)；l（5 5）有機(jī)物的礦化作用；）有機(jī)物的礦化作用；l（6 6）生物化學(xué)作用等。）生物化學(xué)作用等。 l 上述各種作用，在自然界表現(xiàn)出水與周圍介質(zhì)的上述各種作用，在自然界表現(xiàn)出水與周圍介質(zhì)的相互作用，或富集各種離子和分子，或從水中析出。相互作用，或富集各種離子和分子，或從水中析出。p 水資源與水環(huán)境天然水的物質(zhì)組成天然水的物質(zhì)組成 水（水（H2O） 溶解物質(zhì)溶解物質(zhì) 膠體物質(zhì)膠體物質(zhì) 懸浮物質(zhì)懸浮物質(zhì) 分類分類主要物質(zhì)主

6、要物質(zhì)懸浮物質(zhì)懸浮物質(zhì)細(xì)菌、藻類及原生動(dòng)物；細(xì)菌、藻類及原生動(dòng)物；泥沙、黏土等顆粒物泥沙、黏土等顆粒物膠體物質(zhì)膠體物質(zhì)硅、鋁、鐵的水合氧化物膠體物質(zhì)；硅、鋁、鐵的水合氧化物膠體物質(zhì)；黏土礦物膠體物質(zhì)；黏土礦物膠體物質(zhì)；腐殖質(zhì)等有機(jī)高分子化合物腐殖質(zhì)等有機(jī)高分子化合物溶解物質(zhì)溶解物質(zhì)氧、二氧化碳、硫化氫、氮等溶解氣體；氧、二氧化碳、硫化氫、氮等溶解氣體；鈣、鎂等鹵化物、碳酸鹽、硫酸鹽等鹽類；鈣、鎂等鹵化物、碳酸鹽、硫酸鹽等鹽類；可溶性有機(jī)物可溶性有機(jī)物p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成又稱為主要離子、恒量元素、保守成分。又稱為主要離子、恒量元素、保守成分。 淡水中常量成分占水體溶

7、解鹽類總量的淡水中常量成分占水體溶解鹽類總量的90%以以上，八大離子主要有上，八大離子主要有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+ HCO3-、CO32-、SO42-、Cl- 海水中常量成分占海水中溶解鹽類的海水中常量成分占海水中溶解鹽類的99.8%99.9%，其比例及排序幾乎不變，其比例及排序幾乎不變 Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、 Cl-、SO42-、HCO3-（CO32-）、）、 Br-、H3BO3、F-。常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)常量成分常量成分p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成 除了除了N

8、2、O2、CO2外，還有惰性氣體外，還有惰性氣體He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn。海水中也含有少量。海水中也含有少量H2，在水，在水交換較差的水底有時(shí)也有游離的交換較差的水底有時(shí)也有游離的H2S存在。對(duì)于存在。對(duì)于部分受污染地區(qū)，水中可能還有污染氣體（如硫部分受污染地區(qū)，水中可能還有污染氣體（如硫氧化物、氮氧化物等）。氧化物、氮氧化物等）。 溶解氣體的含量與水的溫度、水中動(dòng)物代謝活溶解氣體的含量與水的溫度、水中動(dòng)物代謝活動(dòng)有關(guān)；其含量有明顯的晝夜、季節(jié)、周年變化動(dòng)有關(guān)；其含量有明顯的晝夜、季節(jié)、周年變化特點(diǎn)和顯著的水層差異。特點(diǎn)和顯著的水層差異。常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元

9、素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成 主要包括與水生生物生長(zhǎng)有關(guān)的一些元素，如N、P、Si等。營(yíng)養(yǎng)元素多以復(fù)雜的離子形式或以有機(jī)物的形式存在于水體中。營(yíng)養(yǎng)元素在水體中含量通常較低，受生物影響較大，有時(shí)又稱為“非保守成分”或“生物制約元素”。常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成 水體中的有機(jī)物可分為顆粒態(tài)有機(jī)物和溶解態(tài)有機(jī)物兩大類。一般1升水有機(jī)物中僅幾毫克。包括糖類、脂肪、蛋白質(zhì)及降解有機(jī)物等； 有機(jī)物對(duì)水質(zhì)及水生生物有著

10、多方面錯(cuò)綜復(fù)雜的影響，適量有機(jī)物的存在是使水質(zhì)維持一定肥力的重要條件，而過(guò)量有機(jī)物的存在將會(huì)使水質(zhì)惡化。 常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成 除了常量元素和營(yíng)養(yǎng)元素以外的其他元素（如同位素等），僅占總含鹽量的0.1%左右；微量元素中的Fe、Mn、Cu等與生物的生長(zhǎng)有著密切的關(guān)系，稱為“微量營(yíng)養(yǎng)元素”。 常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)p 水資源與水環(huán)境天然水的化學(xué)組成天然水的化學(xué)組成 天然水中的有毒物質(zhì)，主要是由于地球化

11、學(xué)異常和水體內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)失調(diào)而生成并積累的毒物，如重金屬、重金屬、放射性同位素、硫化氫、氨、低放射性同位素、硫化氫、氨、低級(jí)胺類及赤潮生物的有毒分泌物級(jí)胺類及赤潮生物的有毒分泌物等。 有毒物質(zhì)在濃度較低時(shí)就會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性作用，并破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡；其毒性的大小與該物質(zhì)的存在形式有關(guān)，并受到多中水體物理化學(xué)性質(zhì)的影響。常量成分常量成分溶解氣體溶解氣體營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)微量元素微量元素有毒物質(zhì)有毒物質(zhì) 河水化學(xué)成分受多種因素的影響河水化學(xué)成分受多種因素的影響（1）受河流集水面積內(nèi)被侵蝕的巖石性質(zhì)影響；（2）受河流的流動(dòng)過(guò)程中補(bǔ)給水源成分的影響；（3）流域面積地區(qū)的氣候條件的影響

12、；（4）受生物活動(dòng)影響。 （1）河水的含鹽量一般在）河水的含鹽量一般在100200 mg/L左右，左右，世界河流平均含鹽量約為世界河流平均含鹽量約為100 mg/L，我國(guó)河流，我國(guó)河流平均含鹽量約為平均含鹽量約為 166 mg/L。 （2）清潔的河水中含有大量的）清潔的河水中含有大量的溶解氧溶解氧，而污染，而污染缺氧富含好氧有機(jī)污染物的河水中可能會(huì)含有缺氧富含好氧有機(jī)污染物的河水中可能會(huì)含有大量的大量的H2S和和NH3。l水體水體：相對(duì)穩(wěn)定的以陸地為邊界的天然水域，相對(duì)穩(wěn)定的以陸地為邊界的天然水域，包括河流、湖泊、沼澤、水庫(kù)和海洋等。水包括河流、湖泊、沼澤、水庫(kù)和海洋等。水體不僅包括水，還包括

13、水中的懸浮物質(zhì)、溶體不僅包括水，還包括水中的懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥及水生生物等完整的生態(tài)系統(tǒng)，解物質(zhì)、底泥及水生生物等完整的生態(tài)系統(tǒng)，它是地表被水覆蓋的它是地表被水覆蓋的自然綜合體自然綜合體。 指當(dāng)污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水指當(dāng)污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，使水和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)等水體后，使水和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值。使用價(jià)值。 什么是水體污染？什么是水體污染？一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片天津大沽排污河入?？谔旖虼蠊僚盼酆尤牒？趐 水污染

14、 一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片日照城市污水進(jìn)入東海日照城市污水進(jìn)入東海p 水污染 一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片濰坊市入海河流對(duì)比濰坊市入海河流對(duì)比p 水污染 一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片蕪湖河流進(jìn)入長(zhǎng)江蕪湖河流進(jìn)入長(zhǎng)江p 水污染 一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片合肥市區(qū)流出的河水匯入巢湖合肥市區(qū)流出的河水匯入巢湖p 水污染 一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片一組描繪我國(guó)水環(huán)境污染的衛(wèi)星照片太湖藍(lán)

15、藻太湖藍(lán)藻小灣里取水口滇池藍(lán)藻滇池藍(lán)藻p 水污染 p 水污染 水污染現(xiàn)象水污染現(xiàn)象水污染現(xiàn)象水污染現(xiàn)象l20052005年年1111月月1313日，中石油吉林石日，中石油吉林石化公司雙苯廠發(fā)生爆炸事故，造化公司雙苯廠發(fā)生爆炸事故，造成約有成約有100100噸苯噸苯類污染物進(jìn)入松花類污染物進(jìn)入松花江水體江水體 ，苯類是對(duì)人體健康有危，苯類是對(duì)人體健康有危害的有機(jī)物害的有機(jī)物, ,引發(fā)重大水環(huán)境污染引發(fā)重大水環(huán)境污染事件。事件。l影響：哈爾濱停水四天影響：哈爾濱停水四天 ，引起市，引起市民恐慌，民恐慌，400400萬(wàn)市民搶購(gòu)飲用水和萬(wàn)市民搶購(gòu)飲用水和食品，更有人決定離市避難食品，更有人決定離市避難

16、. .p 水污染 太湖及巢湖藍(lán)藻事件5. 5. 水體污染物的來(lái)源水體污染物的來(lái)源點(diǎn)污染源面污染源工業(yè)點(diǎn)源工業(yè)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源規(guī)模養(yǎng)殖規(guī)模養(yǎng)殖農(nóng)田面源農(nóng)田面源農(nóng)村生活農(nóng)村生活分散養(yǎng)殖分散養(yǎng)殖地表徑流地表徑流土壤和地下水土壤和地下水v 污染量大污染量大v 成分復(fù)雜成分復(fù)雜v 感官不佳感官不佳v水質(zhì)水量多變水質(zhì)水量多變水環(huán)境污染源水環(huán)境污染源點(diǎn)污染源點(diǎn)污染源面污染源面污染源一頭牛產(chǎn)生的污水超過(guò)一頭牛產(chǎn)生的污水超過(guò)2222人的生活廢水人的生活廢水, , 一頭豬產(chǎn)一頭豬產(chǎn)生的廢水相當(dāng)于生的廢水相當(dāng)于7 7人人畜禽糞便年排放量達(dá)畜禽糞便年排放量達(dá)3030多多億億t, t, 相當(dāng)于工業(yè)固廢的相當(dāng)于工業(yè)固

17、廢的2 2倍以上倍以上畜禽糞便隨意排放畜禽糞便隨意排放, ,導(dǎo)致導(dǎo)致大量氮、磷流失大量氮、磷流失, ,造成水造成水體污染體污染工業(yè)點(diǎn)源工業(yè)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源規(guī)模養(yǎng)殖規(guī)模養(yǎng)殖農(nóng)田面源農(nóng)田面源農(nóng)村生活農(nóng)村生活分散養(yǎng)殖分散養(yǎng)殖地表徑流地表徑流土壤和地下水土壤和地下水p 水污染 水環(huán)境污染源水環(huán)境污染源點(diǎn)污染源點(diǎn)污染源面污染源面污染源工業(yè)點(diǎn)源工業(yè)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源城鎮(zhèn)點(diǎn)源規(guī)模養(yǎng)殖規(guī)模養(yǎng)殖農(nóng)田面源農(nóng)田面源農(nóng)村生活農(nóng)村生活分散養(yǎng)殖分散養(yǎng)殖地表徑流地表徑流土壤和地下水土壤和地下水 化肥、農(nóng)藥流失，氮磷和有毒物質(zhì)污染水環(huán)境20052005年化肥施用量年化肥施用量 中中 國(guó)國(guó)341kg/hm341kg/hm2 2

18、歐歐 盟盟225kg/hm225kg/hm2 2 法法 國(guó)國(guó)203.2kg/hm203.2kg/hm2 2 美美 國(guó)國(guó)110.5kg/hm110.5kg/hm2 2我國(guó)化肥當(dāng)季利用率低，氮肥我國(guó)化肥當(dāng)季利用率低，氮肥3030 磷肥磷肥2020沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所副所長(zhǎng)武志杰沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所副所長(zhǎng)武志杰 l排入到水體的化學(xué)污染物可以分為四大類型：排入到水體的化學(xué)污染物可以分為四大類型：l （A A）無(wú)機(jī)無(wú)毒物）無(wú)機(jī)無(wú)毒物 （B B）無(wú)機(jī)有毒物）無(wú)機(jī)有毒物l （C C）耗氧有機(jī)物）耗氧有機(jī)物 （D D）有機(jī)有毒物）有機(jī)有毒物 l l (A)無(wú)機(jī)無(wú)毒物無(wú)機(jī)無(wú)毒物l酸酸：礦山排水、冶金和金屬加工酸性洗

19、液排入水中：礦山排水、冶金和金屬加工酸性洗液排入水中l(wèi)堿堿：制堿業(yè)、堿法造紙、制革業(yè)廢水：制堿業(yè)、堿法造紙、制革業(yè)廢水l氮、氮、 磷磷：生活污水、農(nóng)田排水，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)生活污水、農(nóng)田排水，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化污染?；廴?。l重金屬重金屬（汞（汞Hg、鉛、鉛Pb、砷、砷As等）：排入到水中不易消失，毒等）：排入到水中不易消失，毒性強(qiáng)性強(qiáng). . 汞產(chǎn)生毒性的濃度：汞產(chǎn)生毒性的濃度：0.01-0.001mg/L, , 可通過(guò)食物鏈，可通過(guò)食物鏈，并經(jīng)過(guò)生物放大作用，進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成危害并經(jīng)過(guò)生物放大作用，進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成危害 。l 某些重金屬可在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)某些重金

20、屬可在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物，的金屬化合物，金屬甲基化。金屬甲基化。 l氰化物氰化物：氰化物是指含有氰化物是指含有氰基氰基 (CN(CN- -) )的化合的化合物，為劇毒物質(zhì)。物，為劇毒物質(zhì)。l 水體中氰化物主要來(lái)源于電鍍廢水、焦水體中氰化物主要來(lái)源于電鍍廢水、焦?fàn)t和高爐的煤氣洗滌水，制藥等各種工業(yè)廢爐和高爐的煤氣洗滌水，制藥等各種工業(yè)廢水。水。l 水體中含氰化物水體中含氰化物0 .1mgL L能殺死蟲類，能殺死蟲類，0.3-0.5mgL時(shí)，魚類中毒死亡。時(shí)，魚類中毒死亡。 定義定義：生活污水和某些工業(yè)廢水中含有碳水化合生活污水和某些工業(yè)廢水中含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和木

21、質(zhì)素等有機(jī)化合物，在微生物、蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等有機(jī)化合物，在微生物作用下最終可分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物作用下最終可分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物在分解過(guò)程中需要消耗水中大量的溶解氧物在分解過(guò)程中需要消耗水中大量的溶解氧（dissolved oxygen DO），影響水質(zhì)，故稱耗氧有），影響水質(zhì)，故稱耗氧有機(jī)物。機(jī)物。l 水中水中DO耗盡，耗盡， 有機(jī)物又被厭氧微生物分解，有機(jī)物又被厭氧微生物分解，產(chǎn)生甲烷（產(chǎn)生甲烷（CH4）、硫化氫（）、硫化氫（H2S）、氨（）、氨（NH3）等）等惡臭物質(zhì)，使水變質(zhì)發(fā)臭。惡臭物質(zhì)，使水變質(zhì)發(fā)臭。 l 耗氧有機(jī)物通常以耗氧有機(jī)物通常以BOD5表示，

22、一般，表示，一般，BOD5低低于于3mg/L時(shí)，水質(zhì)較好；達(dá)到時(shí)，水質(zhì)較好；達(dá)到7.5mg/L時(shí)，水質(zhì)不好；時(shí)，水質(zhì)不好；大于大于10mg/L時(shí)，水質(zhì)已經(jīng)很差，魚類已不能生存時(shí)，水質(zhì)已經(jīng)很差，魚類已不能生存。 (1) 酚類化合物酚類化合物：水體中的酚主要來(lái)自煤氣、煉焦、：水體中的酚主要來(lái)自煤氣、煉焦、石油化工等工業(yè)廢水中的苯酚，即揮發(fā)性酚。酚類石油化工等工業(yè)廢水中的苯酚，即揮發(fā)性酚。酚類屬于可被降解的有毒有機(jī)物。規(guī)定屬于可被降解的有毒有機(jī)物。規(guī)定1類水揮發(fā)酚最高類水揮發(fā)酚最高允許濃度為允許濃度為0.002mg/L，4類地面水最高允許濃度為類地面水最高允許濃度為0.01 mg/L。 酚：羥基直接

23、與芳香環(huán)相連的化合物叫做酚酚：羥基直接與芳香環(huán)相連的化合物叫做酚。（2 2）有機(jī)農(nóng)藥）有機(jī)農(nóng)藥：一般屬于難降解有機(jī)物。與化肥施用一般屬于難降解有機(jī)物。與化肥施用一樣，農(nóng)藥只有一小部分能作用于靶生物，大部分一樣，農(nóng)藥只有一小部分能作用于靶生物，大部分通過(guò)降雨與徑流進(jìn)入水體。我國(guó)在通過(guò)降雨與徑流進(jìn)入水體。我國(guó)在1983年明令禁止年明令禁止生產(chǎn)和使用生產(chǎn)和使用DDT和六六六。和六六六。 （3 3）多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴( (PAH) )：多環(huán)芳烴（多環(huán)芳烴（分子中含有一分子中含有一個(gè)以上苯環(huán)的化合物稱為多環(huán)芳烴個(gè)以上苯環(huán)的化合物稱為多環(huán)芳烴），由石油、），由石油、煤等及木材在不完全燃燒或高溫處理?xiàng)l件下產(chǎn)煤

24、等及木材在不完全燃燒或高溫處理?xiàng)l件下產(chǎn)生，排人大氣后經(jīng)沉降到達(dá)地表，或通過(guò)廢水生，排人大氣后經(jīng)沉降到達(dá)地表，或通過(guò)廢水直接排放進(jìn)入水體。直接排放進(jìn)入水體。 多環(huán)芳烴是重要致癌物質(zhì)多環(huán)芳烴是重要致癌物質(zhì), ,美國(guó)美國(guó)EPA將將16種種PAHs化合物列為優(yōu)先控制的化合物列為優(yōu)先控制的PAHs萘萘苊芴菲蒽螢蒽芘苯并a蒽苯并b螢蒽苯并k螢蒽苯并a芘茚并1,2,3-c,d芘二苯并a,h蒽苯并g,h,i苝菲芘苯并a芘 （4 4）多氯聯(lián)苯）多氯聯(lián)苯( (PCB) )：多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯上的氫多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯上的氫被氯置換后生成物的總稱。被氯置換后生成物的總稱。多氯聯(lián)苯廣泛用于多氯聯(lián)苯廣泛用于電器絕緣材料等，是一種

25、電器絕緣材料等，是一種穩(wěn)定性極高的合成化穩(wěn)定性極高的合成化學(xué)物質(zhì)學(xué)物質(zhì) 。進(jìn)入。進(jìn)入肌體不易排泄，會(huì)引起皮膚和肌體不易排泄，會(huì)引起皮膚和肝臟損害。隨著水體水分循環(huán)，肝臟損害。隨著水體水分循環(huán)，PCBPCB污染已成污染已成為環(huán)境污染影響最具代表性的物質(zhì)。為環(huán)境污染影響最具代表性的物質(zhì)。 l聯(lián)苯：多環(huán)芳烴的一類，聯(lián)苯：多環(huán)芳烴的一類，l苯環(huán)間以單一化學(xué)鍵相連，苯環(huán)間以單一化學(xué)鍵相連，l如二甲基聯(lián)苯。如二甲基聯(lián)苯。 持久性有機(jī)污染物持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutions. POPs): 指一類具有半揮發(fā)性、難降解、高脂溶性等指一類具有半揮發(fā)性、難降解、高脂溶性等

26、理化性質(zhì)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離甚至全球尺度的遷移擴(kuò)散，理化性質(zhì)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離甚至全球尺度的遷移擴(kuò)散，并通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)濃縮積累，對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)并通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)濃縮積累，對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生毒性影響的有機(jī)污染物。生毒性影響的有機(jī)污染物。l 一一 POPs的種類：如的種類：如DDT， 多氯聯(lián)苯、二惡英多氯聯(lián)苯、二惡英l 二二 POPs的基本特征的基本特征l A持久性持久性l B生物積累性：低水溶性，高脂溶性生物積累性：低水溶性，高脂溶性l C半揮發(fā)性：能夠從水體或土壤中以蒸氣的形半揮發(fā)性：能夠從水體或土壤中以蒸氣的形式進(jìn)入大氣環(huán)境或吸附在大氣顆粒物上，遠(yuǎn)距離遷移，式進(jìn)入大氣環(huán)境或吸附在大氣顆粒物

27、上，遠(yuǎn)距離遷移，又不永久停留在大氣中，可重新沉降在地表。又不永久停留在大氣中，可重新沉降在地表。l D 高毒性高毒性 （5）洗滌劑）洗滌劑：洗滌劑廣泛應(yīng)用于生活和工業(yè)，排入水洗滌劑廣泛應(yīng)用于生活和工業(yè)，排入水體中的洗滌劑的量愈來(lái)愈大，逐漸顯示出對(duì)水環(huán)境體中的洗滌劑的量愈來(lái)愈大，逐漸顯示出對(duì)水環(huán)境的惡劣影響。的惡劣影響。l 洗滌劑對(duì)水體污染表現(xiàn)為：洗滌劑對(duì)水體污染表現(xiàn)為：l 一一 是當(dāng)水體中含洗滌劑達(dá)到是當(dāng)水體中含洗滌劑達(dá)到0.5mgL時(shí)，水面時(shí)，水面上將浮起一層泡沫，破壞自然景觀，影響著大氣中上將浮起一層泡沫，破壞自然景觀，影響著大氣中的氧向水中溶解交換。水體中的洗滌劑的氧向水中溶解交換。水體

28、中的洗滌劑10mgL時(shí)時(shí)魚類就難以生存魚類就難以生存.l 二二 是洗滌劑中均含有以是洗滌劑中均含有以磷酸鹽磷酸鹽為主的增凈劑，為主的增凈劑，因而可導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，使水體惡化，變質(zhì)；因而可導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，使水體惡化，變質(zhì)；l 三三 是洗滌劑中的表面活性劑會(huì)使水生動(dòng)物的感是洗滌劑中的表面活性劑會(huì)使水生動(dòng)物的感官功能減退，甚至喪失覓食或避開有毒物質(zhì)的能力，官功能減退，甚至喪失覓食或避開有毒物質(zhì)的能力，使水生動(dòng)物喪失生存本能。使水生動(dòng)物喪失生存本能。 表征水體污染指標(biāo)項(xiàng)目較多，可分為三大類表征水體污染指標(biāo)項(xiàng)目較多，可分為三大類：l第一類：第一類：物理性水質(zhì)指標(biāo)物理性水質(zhì)指標(biāo)lA A感官物理性狀

29、指標(biāo)：如溫度、色度、嗅味、濁度感官物理性狀指標(biāo)：如溫度、色度、嗅味、濁度等。等。lB B 其它物理性狀指標(biāo)。如懸浮固體、電導(dǎo)率等。其它物理性狀指標(biāo)。如懸浮固體、電導(dǎo)率等。l第二類：化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)第二類：化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)l A A一般的：一般的：pHpH、硬度、各種陰陽(yáng)離子等。、硬度、各種陰陽(yáng)離子等。l B B有毒污染物濃度：重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴。有毒污染物濃度：重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴。l C C耗氧有機(jī)物含量指標(biāo)：耗氧有機(jī)物含量指標(biāo)：CODCOD、BODBOD、TOC TOC 等。等。 l 第三類：生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)第三類：生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)l 細(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌數(shù)、各種病原細(xì)菌和病毒細(xì)菌總數(shù)、

30、總大腸桿菌數(shù)、各種病原細(xì)菌和病毒。 （1）化學(xué)耗氧量）化學(xué)耗氧量（COD: Chemical Oxygen Demand ）l 定義：指在規(guī)定的條件下，使單位體積指在規(guī)定的條件下，使單位體積(1升升)水樣中的有機(jī)物被氧化所需要消耗的水樣中的有機(jī)物被氧化所需要消耗的氧化氧化劑劑的量。可以反映水體中有機(jī)污染程度。的量。可以反映水體中有機(jī)污染程度。l 測(cè)定方法測(cè)定方法：高錳酸鉀法（高錳酸鉀法（KMnO4）和重鉻）和重鉻酸鉀法酸鉀法(KCr(KCr2 2O O7 7) )兩種（兩種方法測(cè)定的同一水兩種（兩種方法測(cè)定的同一水樣的結(jié)果是不同的，必須注明所使用的方樣的結(jié)果是不同的，必須注明所使用的方法）法）

31、.l 以高錳酸鉀做氧化劑測(cè)得的值也稱以高錳酸鉀做氧化劑測(cè)得的值也稱高錳高錳酸鉀指數(shù)酸鉀指數(shù)。耗氧有機(jī)物污染指標(biāo)耗氧有機(jī)物污染指標(biāo)l（2）生物化學(xué)需氧量，簡(jiǎn)稱生化需氧量生物化學(xué)需氧量，簡(jiǎn)稱生化需氧量l（BOD，Biochemical Oxygen Demand）l 指在好氣條件下，水體中有機(jī)物經(jīng)微生物分解成指在好氣條件下，水體中有機(jī)物經(jīng)微生物分解成CO2和和H2O的過(guò)程的過(guò)程所需消耗所需消耗溶解氧的量溶解氧的量。它是間接反。它是間接反映水體中耗氧有機(jī)物污染的最常用指標(biāo)之一映水體中耗氧有機(jī)物污染的最常用指標(biāo)之一。l BOD愈愈高，高，表示水體中耗氧有機(jī)污染物愈多。表示水體中耗氧有機(jī)污染物愈多。微生

32、物分解有機(jī)物是一個(gè)緩慢的過(guò)程，分解一般需要微生物分解有機(jī)物是一個(gè)緩慢的過(guò)程，分解一般需要較長(zhǎng)的時(shí)間較長(zhǎng)的時(shí)間. .l 目前，通常采用在目前，通常采用在2020培養(yǎng)培養(yǎng)5 5天測(cè)定的耗氧量天測(cè)定的耗氧量為為標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)， 記為記為BODBOD5 5， 研究認(rèn)為，研究認(rèn)為，BODBOD5 5約為總約為總BODBOD的的65%-65%-80%80%。 l第一階段：氧化階段，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水第一階段：氧化階段，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨和氨 l第二階段：第二階段：硝化階段，主要是氨進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為亞硝化階段，主要是氨進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽與硝酸鹽硝酸鹽與硝酸鹽。該步反應(yīng)在第一階段反應(yīng)開始該步反應(yīng)

33、在第一階段反應(yīng)開始1010天以后才開始進(jìn)行。天以后才開始進(jìn)行。 l 污水的生物化學(xué)需氧量只是指的第一階段氧化污水的生物化學(xué)需氧量只是指的第一階段氧化需要的氧量，主要是有機(jī)物中碳被氧化的需氧量。需要的氧量，主要是有機(jī)物中碳被氧化的需氧量。 3222223222232HNOOHNOOHHNOONH3222)(NHCORCOOHOCOOHNHRCH（3 3）總有機(jī)碳總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon） l 包括水中包括水中所有有機(jī)物質(zhì)的含碳量所有有機(jī)物質(zhì)的含碳量，是評(píng)價(jià)，是評(píng)價(jià)水體有機(jī)污染的一個(gè)綜合指標(biāo)。水體有機(jī)污染的一個(gè)綜合指標(biāo)。 可用可用紅外吸收紅外吸收法或法或 TOCT

34、OC儀儀快速測(cè)定?？焖贉y(cè)定。l （4）總需氧量總需氧量（TOD，Total Oxygen Demand） 指把水體有機(jī)物中的指把水體有機(jī)物中的碳、氮、硫、氫等元碳、氮、硫、氫等元素全部氧化時(shí)所需氧的總量素全部氧化時(shí)所需氧的總量。 TOD測(cè)定儀。 水體的自凈作用和水環(huán)境容量水體的自凈作用和水環(huán)境容量 水體自凈水體自凈: 指受污染的各種水體在物理、化學(xué)和指受污染的各種水體在物理、化學(xué)和生物等作用的影響下，污染物濃度或總量生物等作用的影響下，污染物濃度或總量自然降低自然降低的過(guò)程。它是消除水環(huán)境中污染物的一個(gè)重要途徑。的過(guò)程。它是消除水環(huán)境中污染物的一個(gè)重要途徑。 按作用機(jī)理可分為按作用機(jī)理可分為物

35、理自凈、化學(xué)自凈和生物物理自凈、化學(xué)自凈和生物自凈自凈三類。三類。 （1） 物理自凈物理自凈：指水體中污染物濃度的降低是：指水體中污染物濃度的降低是由稀釋、揮發(fā)、沉淀等物理作用所引起的結(jié)果。由稀釋、揮發(fā)、沉淀等物理作用所引起的結(jié)果。 物理自凈能力的強(qiáng)弱取決于水體的物理及物理自凈能力的強(qiáng)弱取決于水體的物理及水文條件，如溫度、流速、流量等，以及污染水文條件，如溫度、流速、流量等，以及污染物自身的物理性質(zhì)，如密度、形態(tài)、粒度等。物自身的物理性質(zhì)，如密度、形態(tài)、粒度等。 （2）化學(xué)自凈化學(xué)自凈：指水環(huán)境中污染物濃度的降指水環(huán)境中污染物濃度的降低。是由酸堿中和、氧化還原、分解化合等低。是由酸堿中和、氧化

36、還原、分解化合等化學(xué)作用造成的?；瘜W(xué)作用造成的。 這些過(guò)程能夠改變污染物在水體中的遷移這些過(guò)程能夠改變污染物在水體中的遷移能力和毒性大小，也能改變水環(huán)境化學(xué)反應(yīng)能力和毒性大小，也能改變水環(huán)境化學(xué)反應(yīng)條件條件，使使污染物發(fā)生化學(xué)性質(zhì)或形態(tài)、價(jià)態(tài)污染物發(fā)生化學(xué)性質(zhì)或形態(tài)、價(jià)態(tài)上的轉(zhuǎn)化，水質(zhì)向好的方面變化。上的轉(zhuǎn)化，水質(zhì)向好的方面變化。 生物自凈生物自凈：水環(huán)境污染物濃度的降低，主要是由于生物作水環(huán)境污染物濃度的降低，主要是由于生物作用所引起的污染物的分解、轉(zhuǎn)化和富集等現(xiàn)象。主要包括：用所引起的污染物的分解、轉(zhuǎn)化和富集等現(xiàn)象。主要包括： （1)1)懸浮和溶解于水體中的有機(jī)污染物在微生物的作用下，懸浮

37、和溶解于水體中的有機(jī)污染物在微生物的作用下，發(fā)生氧化分解的過(guò)程。發(fā)生氧化分解的過(guò)程。 淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化以細(xì)菌為主，需氧微生物在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化以細(xì)菌為主，需氧微生物在水體溶解氧十分充足的條件下，能夠?qū)腋『腿芙庠谒w中水體溶解氧十分充足的條件下，能夠?qū)腋『腿芙庠谒w中的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物（二氧化碳和水等），的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物（二氧化碳和水等），使水體得到凈化。使水體得到凈化。 影響水體生物自凈的主要因素是水中的溶解氧濃度和溫影響水體生物自凈的主要因素是水中的溶解氧濃度和溫度等，其中度等，其中水中大量的溶解氧是維持水生生物生存和凈化能水中大量的溶解氧是

38、維持水生生物生存和凈化能力的基本條件。力的基本條件。 (2) (2) 一些水生植物一些水生植物，如浮萍、鳳眼蓮、蘆葦、香蒲等，如浮萍、鳳眼蓮、蘆葦、香蒲等，能夠吸收水中的汞、鎘能夠吸收水中的汞、鎘等重金屬甚至一些難降解的有機(jī)物污等重金屬甚至一些難降解的有機(jī)物污染物，使水質(zhì)得到改善。染物，使水質(zhì)得到改善。 水環(huán)境容量水環(huán)境容量: 一定水體所能容納污染物的最大一定水體所能容納污染物的最大負(fù)荷量負(fù)荷量。 水環(huán)境容量大小水環(huán)境容量大小與水體所處的自凈條件（流量、與水體所處的自凈條件（流量、流速）、水體中的生物組成，以及污染物本身的性流速）、水體中的生物組成，以及污染物本身的性質(zhì)等密切相關(guān)。質(zhì)等密切相關(guān)

39、。 l 污染物在水流作用下產(chǎn)生的遷移作用。只改變污染物在水流作用下產(chǎn)生的遷移作用。只改變水流中污染物的位置。水流中污染物的位置。lFxx方向方向(河流水流方向河流水流方向)上污染物推遷移通量；上污染物推遷移通量；lux x方向上水流速度的分量方向上水流速度的分量; C 污染物河流水體中的濃度。污染物河流水體中的濃度。xxFu c(1) 分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 擴(kuò)散擴(kuò)散是由于物理量在空間上存在梯度使之在空是由于物理量在空間上存在梯度使之在空間上趨于均化的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。間上趨于均化的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。 分子擴(kuò)散：某一環(huán)境介質(zhì)（如水）中的污染物分子擴(kuò)散：某一環(huán)境介質(zhì)（如水）中的污染物由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從高

40、濃度區(qū)向低濃度區(qū)的由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 服從服從費(fèi)克第一定律費(fèi)克第一定律，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的溶解物質(zhì)的質(zhì)量與擴(kuò)散物質(zhì)的濃度梯度成正比。積的溶解物質(zhì)的質(zhì)量與擴(kuò)散物質(zhì)的濃度梯度成正比。 xmCIEx Cx（2 2）湍流擴(kuò)散）湍流擴(kuò)散 湍流擴(kuò)散湍流擴(kuò)散：水體湍流場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的各種狀態(tài)的瞬水體湍流場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的各種狀態(tài)的瞬時(shí)值相對(duì)于其平均值的隨機(jī)脈動(dòng)而導(dǎo)致的擴(kuò)散現(xiàn)象，時(shí)值相對(duì)于其平均值的隨機(jī)脈動(dòng)而導(dǎo)致的擴(kuò)散現(xiàn)象，湍流擴(kuò)散同樣會(huì)引起的物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度湍流擴(kuò)散同樣會(huì)引起的物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域運(yùn)動(dòng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)。 其擴(kuò)散規(guī)律同樣服

41、從費(fèi)克第一定律，其擴(kuò)散規(guī)律同樣服從費(fèi)克第一定律，（3）彌散）彌散 彌散運(yùn)動(dòng)是由于水流橫斷面上實(shí)際的流速的不彌散運(yùn)動(dòng)是由于水流橫斷面上實(shí)際的流速的不均勻性所造成的均勻性所造成的。 其通量變化符合以下公式：其通量變化符合以下公式： 2xXCIDx l 進(jìn)入水環(huán)境中的污染物可分為：進(jìn)入水環(huán)境中的污染物可分為：保守物質(zhì)和非保保守物質(zhì)和非保守物質(zhì)守物質(zhì)。l 保守物質(zhì)保守物質(zhì)：指進(jìn)入水環(huán)境后，只是隨著水流的運(yùn)：指進(jìn)入水環(huán)境后，只是隨著水流的運(yùn)動(dòng)而改變其所處的位置，并由于擴(kuò)散作用降低其初始動(dòng)而改變其所處的位置，并由于擴(kuò)散作用降低其初始濃度，但并不因此改變其總量。重金屬、很多高分子濃度，但并不因此改變其總量。

42、重金屬、很多高分子有機(jī)化合物屬于保守物質(zhì)有機(jī)化合物屬于保守物質(zhì)。l 非保守物質(zhì)非保守物質(zhì)：指進(jìn)入水環(huán)境后，不但隨著水流的運(yùn)指進(jìn)入水環(huán)境后，不但隨著水流的運(yùn)動(dòng)而改變其所處的位置，由于擴(kuò)散作用降低其濃度，動(dòng)而改變其所處的位置，由于擴(kuò)散作用降低其濃度，還由于自身的衰減或化學(xué)反應(yīng)使其總量不斷減少。如還由于自身的衰減或化學(xué)反應(yīng)使其總量不斷減少。如可以生化降解的有機(jī)污染物?？梢陨到獾挠袡C(jī)污染物。l l 試驗(yàn)和實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)均證明，污染物濃試驗(yàn)和實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)均證明，污染物濃度在水環(huán)境中的衰減過(guò)程基本上符合度在水環(huán)境中的衰減過(guò)程基本上符合一級(jí)反一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：lK反應(yīng)速度常數(shù)反應(yīng)速度常數(shù)dc

43、ktdt （1 1）污染物的混合過(guò)程）污染物的混合過(guò)程l 污染物進(jìn)入河流后，與河水的混合過(guò)程污染物進(jìn)入河流后，與河水的混合過(guò)程（區(qū)域）大體可分為三個(gè)階段（區(qū)）：（區(qū)域）大體可分為三個(gè)階段（區(qū)）： 豎相混合區(qū)（水深方向）豎相混合區(qū)（水深方向） 橫向混合區(qū)（河寬方向）橫向混合區(qū)（河寬方向） 縱向混合區(qū)（水流方向）縱向混合區(qū)（水流方向）l lA A、豎向混合區(qū)、豎向混合區(qū)：是指從排污口或釋放點(diǎn)到污：是指從排污口或釋放點(diǎn)到污染物在水深方向充分混合的階段。染物在水深方向充分混合的階段。l B B、橫向混合區(qū)、橫向混合區(qū)：是污染物在河流橫向方向達(dá)：是污染物在河流橫向方向達(dá)到均勻分布的混合階段。河寬方向，這

44、個(gè)階段到均勻分布的混合階段。河寬方向，這個(gè)階段所需要的距離長(zhǎng)的多。所需要的距離長(zhǎng)的多。l C、縱向（河流方向）縱向（河流方向）完全充分混合區(qū)完全充分混合區(qū)：是從：是從污染物在河流橫斷面上充分混合以后開始算起，污染物在河流橫斷面上充分混合以后開始算起，一直延伸到整個(gè)河長(zhǎng)。一直延伸到整個(gè)河長(zhǎng)。這一階段河流任一斷面這一階段河流任一斷面上的污染物濃度是上的污染物濃度是相等相等的，但沿河流方向不的，但沿河流方向不同斷面上濃度值是同斷面上濃度值是變化變化的的。 l 在河流污染水質(zhì)模型中，存在著從三維在河流污染水質(zhì)模型中，存在著從三維到一維模型的劃分，即從復(fù)雜的三維模型到到一維模型的劃分，即從復(fù)雜的三維模型

45、到簡(jiǎn)單的一維河流水質(zhì)模型簡(jiǎn)單的一維河流水質(zhì)模型。l 三維河流水質(zhì)模型三維河流水質(zhì)模型：同時(shí)考慮沿河流水：同時(shí)考慮沿河流水深方向、河流橫斷面方向和河流水流方向深方向、河流橫斷面方向和河流水流方向3個(gè)個(gè)方向的污染物濃度的變化的模型。方向的污染物濃度的變化的模型。l 二維河流水質(zhì)模型二維河流水質(zhì)模型：僅考慮沿河流橫斷面：僅考慮沿河流橫斷面方向和河流水流方向方向和河流水流方向2個(gè)方向（個(gè)方向（X，Y軸方向）軸方向）的污染物濃度的變化的模型。的污染物濃度的變化的模型。l 一維河流水質(zhì)模型一維河流水質(zhì)模型：僅考慮在河流水流：僅考慮在河流水流方向方向1個(gè)方向（個(gè)方向（X軸方向）的污染物濃度的變軸方向）的污染

46、物濃度的變化的模型?；哪Ｐ?。l 3.1 三維河流水質(zhì)模型到一維河流水質(zhì)模型三維河流水質(zhì)模型到一維河流水質(zhì)模型l l(1) (1) 穩(wěn)態(tài)的定義穩(wěn)態(tài)的定義l 穩(wěn)態(tài)的概念在簡(jiǎn)化復(fù)雜的水質(zhì)模型方面十分重穩(wěn)態(tài)的概念在簡(jiǎn)化復(fù)雜的水質(zhì)模型方面十分重要，河流污染研究中穩(wěn)態(tài)的含義包括要，河流污染研究中穩(wěn)態(tài)的含義包括水力學(xué)狀態(tài)的水力學(xué)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和和水質(zhì)狀態(tài)水質(zhì)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)的穩(wěn)態(tài)2個(gè)方面。個(gè)方面。l 水力學(xué)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)水力學(xué)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)： l（A）河流處于穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，即流速不變。）河流處于穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，即流速不變。l（B）均勻的河道，整個(gè)河道水文條件均一。）均勻的河道，整個(gè)河道水文條件均一。l l l 水質(zhì)狀

47、態(tài)的穩(wěn)態(tài)水質(zhì)狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)l l（A）污染源的源強(qiáng)不變）污染源的源強(qiáng)不變l（B）污染物完全混合后，污染物在某一空）污染物完全混合后，污染物在某一空l(shuí) 間位置（斷面）的濃度不隨時(shí)間的變間位置（斷面）的濃度不隨時(shí)間的變l 化而變化，即在時(shí)刻化而變化，即在時(shí)刻t1, 某一空間位置某一空間位置l 的濃度為的濃度為C，在時(shí)刻，在時(shí)刻t2, 該位置的污染該位置的污染l 物濃度仍為物濃度仍為C。 l(2) 河流三維水質(zhì)方程河流三維水質(zhì)方程 式中：式中：c: 污染物濃度污染物濃度l Vx, Vy , Vz ： x, y, z 三個(gè)方向水流的速度分量三個(gè)方向水流的速度分量l DX, DY, DZ ： x, y, z

48、 三個(gè)方向污染物的彌散系數(shù)三個(gè)方向污染物的彌散系數(shù)l S(x,y,z,c,t) 由于沉淀、吸附作用引起的污染物由于沉淀、吸附作用引起的污染物的衰減的衰減 ),()()()()()()(tczyxSzcDzycDyxcDxcvzcvycvxtczyxzyxl (3) 一維河流水質(zhì)模型一維河流水質(zhì)模型l 一維河流水質(zhì)模型在水質(zhì)預(yù)測(cè)和規(guī)劃中應(yīng)用的一維河流水質(zhì)模型在水質(zhì)預(yù)測(cè)和規(guī)劃中應(yīng)用的最多。它只考慮水流方向污染物濃度的變化，可由三最多。它只考慮水流方向污染物濃度的變化，可由三維水質(zhì)模型和穩(wěn)態(tài)條件得出維水質(zhì)模型和穩(wěn)態(tài)條件得出. .l 在穩(wěn)態(tài)假設(shè)條件下：在穩(wěn)態(tài)假設(shè)條件下：l l Vx 不變不變 l l

49、某段河段某段河段DX為常數(shù)為常數(shù) l 一級(jí)衰減一級(jí)衰減 k1：污染物衰減系數(shù) xcvcvxxx)(22)(xcDxcDxxx ckS1l 在污染物完全充分混合階段，污染物在某一空間在污染物完全充分混合階段，污染物在某一空間位置的濃度不隨時(shí)間而改變位置的濃度不隨時(shí)間而改變 l可以得出一維水質(zhì)模型可以得出一維水質(zhì)模型：l l二階的偏微分方程，二階的偏微分方程， 在邊界條件（結(jié)合初始條件）：在邊界條件（結(jié)合初始條件）：l l l以上方程的解為：以上方程的解為： 0tc0122ckxcvxcDxx000cxccxl l l可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算：lQ: 河流流量河流流量lq: 排入河流中的污水的流量

50、排入河流中的污水的流量lC1: 河流中污染物的本底濃度河流中污染物的本底濃度 C2: 污水中的污染物的濃度污水中的污染物的濃度 )411 (2exp210 xxxxxvDkDvxccqQcqcQc210l在彌散作用忽略不計(jì)的情況下在彌散作用忽略不計(jì)的情況下，l即即 = 0 l l =xD xc0c)exp(1xvxk l例題分析例題分析：l 向一條河流穩(wěn)定地排放污水向一條河流穩(wěn)定地排放污水, 污水量污水量q = 0.15m3/s, BOD5濃度為濃度為30mg/L, 河流流量河流流量Q =5.5m3/s, 流速流速 ux= 0.3m/s, BOD5本底濃度為本底濃度為0.5mg/L, BOD5

51、的衰減速度常數(shù)的衰減速度常數(shù) K=0.2d-1, 縱縱向彌散系數(shù)向彌散系數(shù)Dx=10m2/s, 問(wèn)排放點(diǎn)下游問(wèn)排放點(diǎn)下游10km處的處的BOD5濃度濃度? l1、 耗氧有機(jī)物的生物降解耗氧有機(jī)物的生物降解l 河水中耗氧有機(jī)物因生物降解所造成的濃度變化河水中耗氧有機(jī)物因生物降解所造成的濃度變化可用以下的一級(jí)方程式表達(dá)可用以下的一級(jí)方程式表達(dá)：l L = L0 e-K tl L： t時(shí)刻的有機(jī)物的生物化學(xué)需氧量時(shí)刻的有機(jī)物的生物化學(xué)需氧量l L0 ：初始時(shí)刻有機(jī)物的總生物化學(xué)需氧量：初始時(shí)刻有機(jī)物的總生物化學(xué)需氧量l K：耗氧耗氧有機(jī)物降解速度常數(shù)。有機(jī)物降解速度常數(shù)。 l 對(duì)上式求導(dǎo)數(shù)，可得：對(duì)

52、上式求導(dǎo)數(shù)，可得：l l l l該式即為該式即為菲爾甫斯定律菲爾甫斯定律：某一時(shí)刻的有機(jī)某一時(shí)刻的有機(jī)物的生物氧化分解速度與該時(shí)刻的有機(jī)污物的生物氧化分解速度與該時(shí)刻的有機(jī)污染物的量成正比染物的量成正比。LkdtdLBALLtkln1對(duì)于一條河流的兩個(gè)斷面對(duì)于一條河流的兩個(gè)斷面A和和B，k值等于：值等于：l2、大氣復(fù)氧大氣復(fù)氧l 復(fù)氧過(guò)程（再暴氣過(guò)程）復(fù)氧過(guò)程（再暴氣過(guò)程）：耗氧有機(jī)物排入河流，因其耗氧有機(jī)物排入河流，因其耗氧作用造成水中溶解氧下降到飽和濃度值以下，水體便從耗氧作用造成水中溶解氧下降到飽和濃度值以下，水體便從大氣中吸收氧氣以補(bǔ)充水中消耗的溶解氧。大氣中吸收氧氣以補(bǔ)充水中消耗的溶

53、解氧。l 復(fù)氧過(guò)程使水中溶解氧增加的速度與當(dāng)時(shí)達(dá)到飽和溶解復(fù)氧過(guò)程使水中溶解氧增加的速度與當(dāng)時(shí)達(dá)到飽和溶解氧所缺少的量（氧虧值）成比例氧所缺少的量（氧虧值）成比例，可用下式表示，可用下式表示：l l l l l ka：復(fù)氧系數(shù)：復(fù)氧系數(shù) l kL：質(zhì)量傳遞系數(shù)：質(zhì)量傳遞系數(shù) l A：氣體擴(kuò)散的表面積：氣體擴(kuò)散的表面積; V為水的體積為水的體積; l D：氧虧值：氧虧值l C Cs s：水中溶解氧的飽和濃度：水中溶解氧的飽和濃度 l C C： 水中溶解氧的實(shí)際濃度水中溶解氧的實(shí)際濃度 ()()LsasaK Adccck cckDdtVl 菲爾甫斯進(jìn)一步給出了菲爾甫斯進(jìn)一步給出了氧虧值氧虧值D D

54、變化的速度方程變化的速度方程：l l l l 該式表明：該式表明：水體中的氧虧增加速度是耗氧速度和水體中的氧虧增加速度是耗氧速度和復(fù)氧速度的代數(shù)和復(fù)氧速度的代數(shù)和。l kdL代表耗氧反應(yīng)代表耗氧反應(yīng)，它所造成的氧虧的增加與剩余，它所造成的氧虧的增加與剩余耗氧有機(jī)物的量（耗氧有機(jī)物的量（BOD）和耗氧速度常數(shù)成正比；）和耗氧速度常數(shù)成正比；l kaD代表復(fù)氧反應(yīng)代表復(fù)氧反應(yīng)，它所造成的氧虧的減少（溶解，它所造成的氧虧的減少（溶解氧的增加）與現(xiàn)有的氧虧和復(fù)氧速度成正比。某一時(shí)氧的增加）與現(xiàn)有的氧虧和復(fù)氧速度成正比。某一時(shí)刻的氧虧越大，溶解氧恢復(fù)速度也越快，則氧虧增加刻的氧虧越大，溶解氧恢復(fù)速度也越

55、快，則氧虧增加速度就越慢。速度就越慢。 DkLkdtdDadl l 飽和溶解氧濃度飽和溶解氧濃度CS受溫度、氣壓、水受溫度、氣壓、水中離子鹽度及懸浮物含量等的影響，計(jì)算中離子鹽度及懸浮物含量等的影響，計(jì)算公式很多。公式很多。l l 在在101kPa壓力下，淡水中的飽和溶解壓力下，淡水中的飽和溶解氧的計(jì)算公式氧的計(jì)算公式：l l T T：溫度（攝氏溫度）：溫度（攝氏溫度） TCS6 .31468l3、簡(jiǎn)單河段的、簡(jiǎn)單河段的S-P水質(zhì)模型（水質(zhì)模型（BOD-DO耦合模型）耦合模型）l l 簡(jiǎn)單河段簡(jiǎn)單河段：指只有一個(gè)排污口的河段。在研究單：指只有一個(gè)排污口的河段。在研究單一河段時(shí)，將排放口作為起點(diǎn)

56、，即定義排放口處的一河段時(shí)，將排放口作為起點(diǎn)，即定義排放口處的x向坐標(biāo)為向坐標(biāo)為0。上游河段的水質(zhì)視為河流水質(zhì)的本底值。上游河段的水質(zhì)視為河流水質(zhì)的本底值。單一河段的模型一般都比較簡(jiǎn)單，是研究各種復(fù)雜單一河段的模型一般都比較簡(jiǎn)單，是研究各種復(fù)雜模型（如多排放口河流）的基礎(chǔ)。模型（如多排放口河流）的基礎(chǔ)。l l 美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家HWStreeter（斯特里特）和（斯特里特）和E. B. Phelps（菲爾普斯）在研究美國(guó)（菲爾普斯）在研究美國(guó)Ohio河的污染與自河的污染與自凈作用時(shí)，首次建立了凈作用時(shí)，首次建立了BOD-DO耦合模型耦合模型，即通常，即通常所說(shuō)的所說(shuō)的Streeter-Phe

57、lps模型（簡(jiǎn)稱模型（簡(jiǎn)稱S-P模型）模型）。l 在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各種在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各種S-P模型的修正式，使模型模型的修正式，使模型的內(nèi)容和形式越來(lái)越復(fù)雜。的內(nèi)容和形式越來(lái)越復(fù)雜。 l S-P模型描述模型描述一維穩(wěn)態(tài)河流中的一維穩(wěn)態(tài)河流中的BOD-DO的變化規(guī)律。在建立的變化規(guī)律。在建立S-P模型時(shí)，模型時(shí)，提出如下基本假設(shè)：提出如下基本假設(shè)：l （1）河流中）河流中BOD衰減和衰減和DO復(fù)氧都是復(fù)氧都是一級(jí)反應(yīng)；一級(jí)反應(yīng)；l （2）耗氧的原因僅是由）耗氧的原因僅是由BOD衰減反應(yīng)衰減反應(yīng)所引起的；所引起的；l （3）河水中）河水中DO恢復(fù)的速率與水中的恢復(fù)的速率與水中的氧虧成正比，并只考

58、慮大氣復(fù)氧作用；氧虧成正比，并只考慮大氣復(fù)氧作用；l 由此，耦合模型可寫作：由此，耦合模型可寫作： l L -河水中河水中BOD值；值；lD -河水中氧虧值；河水中氧虧值；l Kd-河水的河水的BOD衰減（耗氧）速度常數(shù)；衰減（耗氧）速度常數(shù)；l Ka-河水的復(fù)氧速度常數(shù)；河水的復(fù)氧速度常數(shù)；l t -河段內(nèi)河水的流動(dòng)時(shí)間河段內(nèi)河水的流動(dòng)時(shí)間 方程方程DODKLKdtdDBODLKdtdLadd.l在邊界條件在邊界條件L(0)=L0，D(0)=D0時(shí)，其解析解為：時(shí)，其解析解為：l l l式中：式中： D：河水中氧虧值：河水中氧虧值l L0-河流起始點(diǎn)的河流起始點(diǎn)的BOD值值l D0-河流起始

59、點(diǎn)的氧虧值河流起始點(diǎn)的氧虧值tKtKtKdadtKaaddeDeeKKLKDeLL000l河水溶解氧可通過(guò)下式計(jì)算：河水溶解氧可通過(guò)下式計(jì)算：l l l式中，式中，O-河水實(shí)際溶解氧值；河水實(shí)際溶解氧值；l OS -河水飽和溶解氧值河水飽和溶解氧值l l 根據(jù)根據(jù)S-PS-P氧垂公式繪制的溶解氧沿程變氧垂公式繪制的溶解氧沿程變化曲線稱為氧垂曲線化曲線稱為氧垂曲線。氧垂公式.00tKtKtKdadSSaadeDeeKKLKODOOl 在很多情況下，人們往往希望找到溶解氧在很多情況下，人們往往希望找到溶解氧濃度最低的點(diǎn)濃度最低的點(diǎn)臨界點(diǎn)，也就是氧虧值最大臨界點(diǎn)，也就是氧虧值最大的點(diǎn)，很顯然，的點(diǎn)，

60、很顯然，這時(shí)氧虧值變化速率應(yīng)為這時(shí)氧虧值變化速率應(yīng)為0 0，臨界點(diǎn)的氧虧值（臨界點(diǎn)的氧虧值（Dc）的計(jì)算公式為：）的計(jì)算公式為：l l式中：式中：tC-由起始點(diǎn)到達(dá)臨界點(diǎn)的流動(dòng)時(shí)間。由起始點(diǎn)到達(dá)臨界點(diǎn)的流動(dòng)時(shí)間。l CdtKadCeLKKD0近岸海域水質(zhì)分布示意圖近岸海域水質(zhì)分布示意圖2007年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀況重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀況p l4.1 4.1 水體富營(yíng)養(yǎng)化定義水體富營(yíng)養(yǎng)化定義 l 1 1、定義、定義：由于氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多而由于氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象稱為水體富營(yíng)養(yǎng)化，一般發(fā)生引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象稱為水體富營(yíng)養(yǎng)化，一般發(fā)生在湖泊、江河在湖泊、