水體污染環(huán)境工程專業(yè)

1、水體污染水體污染36噸汽油威脅鄱陽湖未經(jīng)處理的高濃度生產(chǎn)廢水桶中為被污染的井水一、水體的概念一、水體的概念水體是指地面水（河流、湖泊、沼澤、水庫）、地下水和水體是指地面水（河流、湖泊、沼澤、水庫）、地下水和海洋的總稱。海洋的總稱。其中陸地水體尤其是與人類生活密切相關的河流、湖泊、其中陸地水體尤其是與人類生活密切相關的河流、湖泊、水庫和地下水是主要研究對象。水庫和地下水是主要研究對象。在環(huán)境科學領域，水體是完整的生態(tài)系統(tǒng)或完整的自然綜在環(huán)境科學領域，水體是完整的生態(tài)系統(tǒng)或完整的自然綜合體。不僅包括水本身，還包括水中的溶解物質(zhì)、懸浮物、合體。不僅包括水本身，還包括水中的溶解物質(zhì)、懸浮物、膠體物質(zhì)、

2、底質(zhì)（泥）和水生生物等。膠體物質(zhì)、底質(zhì)（泥）和水生生物等。水體污染水體污染 在環(huán)境污染的研究中，區(qū)分在環(huán)境污染的研究中，區(qū)分“水水”和和“水體水體”兩兩個概念十分重要。個概念十分重要。 例如，在河流重金屬污染的研究中，通過各種途例如，在河流重金屬污染的研究中，通過各種途徑進入水體的重金屬污染物易于從水中轉移到底泥里，徑進入水體的重金屬污染物易于從水中轉移到底泥里，水中的重金屬含量一般都不高，但地沉積物中重金屬水中的重金屬含量一般都不高，但地沉積物中重金屬很容易得到積累。若著眼于水，似乎水污染并不嚴重，很容易得到積累。若著眼于水，似乎水污染并不嚴重，但是從整個水體看，污染就可能很嚴重?？梢?，但是

3、從整個水體看，污染就可能很嚴重。可見，水體水體污染不僅僅是水污染，還包括底泥污染和水生生物污污染不僅僅是水污染，還包括底泥污染和水生生物污染。染。二、二、 天然水的組成天然水的組成v微量元素：微量元素： I, Br, F, Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, MnI, Br, F, Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn等。等。天然水的組成主要有：天然水的組成主要有：v主要離子主要離子k k+ +, Na, Na+ +，CaCa2+2+, Mg, Mg2+2+, HCO, HCO3 3- -, , COCO3 32-2-,Cl,Cl- -和和SOSO4 42-2-等等8 8種離子。種

4、離子。v溶解性氣體溶解性氣體 主要是主要是O O2 2、COCO2 2, , 及少量的及少量的N N2 2,; H,; H2 2S; CHS; CH4 4v營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) NHNH4 4+ +,NO,NO2 2- -,NO,NO3 3- -,HPO,HPO4 42-2-,PO,PO4 43-3-v膠體膠體 SiOSiO2 2nHnH2 2O,Fe(OH)O,Fe(OH)2 2nHnH2 2O, O, AlAl2 2O O3 3 nH nH2 2O O 以及腐殖質(zhì)等。以及腐殖質(zhì)等。v懸浮物質(zhì)懸浮物質(zhì) 砂粒，粘土，細菌，藻類及砂粒，粘土，細菌，藻類及原生動物等。原生動物等。 天然水的物質(zhì)組成天然

5、水的物質(zhì)組成三、天然水體的自凈作用三、天然水體的自凈作用 污染物質(zhì)進入天然水體后，通過一系列物理、化學和污染物質(zhì)進入天然水體后，通過一系列物理、化學和生物因素的共同作用，使水中污染物質(zhì)的濃度降低，生物因素的共同作用，使水中污染物質(zhì)的濃度降低，這種現(xiàn)象稱為水體的自凈。這種現(xiàn)象稱為水體的自凈。 自凈作用按凈化機制分為自凈作用按凈化機制分為3類：類：物理凈化物理凈化：天然水體的稀釋、擴散、沉淀和揮發(fā)等作用。：天然水體的稀釋、擴散、沉淀和揮發(fā)等作用?；瘜W凈化化學凈化：天然水體的氧化還原、酸堿反應、分解、凝聚：天然水體的氧化還原、酸堿反應、分解、凝聚等作用。等作用。生物凈化生物凈化：天然水體中的生物活動

6、過程，天然水體中的生物活動過程，特別重要的是水特別重要的是水中微生物對有機物的氧化分解作用。中微生物對有機物的氧化分解作用。 物理物理凈化凈化化學化學凈化凈化生物生物凈化凈化水體自凈作用水體自凈作用稀釋稀釋擴散擴散沉淀沉淀揮發(fā)揮發(fā)氧化氧化還原還原分解分解凝聚凝聚中和中和生物活動生物活動水中的自凈作用水中的自凈作用水與大氣間的自凈作用水與大氣間的自凈作用水與底質(zhì)間的自凈作用水與底質(zhì)間的自凈作用底質(zhì)中的自凈作用底質(zhì)中的自凈作用在水中發(fā)生物理、在水中發(fā)生物理、化學、生物作用化學、生物作用氣體的揮發(fā)、釋放氣體的揮發(fā)、釋放和氧氣溶入和氧氣溶入沉淀和吸附沉淀和吸附微生物氧化分解微生物氧化分解自凈作用按發(fā)生

7、場所可分為自凈作用按發(fā)生場所可分為4類：類：四、水體污染四、水體污染所謂水體污染就是指大量污染物進入水體，其含量超過所謂水體污染就是指大量污染物進入水體，其含量超過了水體的本底值或水體的自凈能力，造成水質(zhì)惡化，從了水體的本底值或水體的自凈能力，造成水質(zhì)惡化，從而破壞了水體的正常功能。而破壞了水體的正常功能。1、污水的水質(zhì)指標、污水的水質(zhì)指標 水質(zhì)指標涉及到物理、化學、生物等各個領域。為水質(zhì)指標涉及到物理、化學、生物等各個領域。為了反映水體被污染的程度，通常用懸浮物（了反映水體被污染的程度，通常用懸浮物（SS）、）、有機物（有機物（COD、BOD、TOC）、酸堿度（）、酸堿度（PH值）、值）、細

8、菌和有毒物質(zhì)等指標來表示。細菌和有毒物質(zhì)等指標來表示。 污染的分類污染的分類化學性化學性污染污染物理性物理性污染污染生物性生物性污染污染酸酸堿堿污污染染重重金金屬屬污污染染有有機機物物污污染染毒毒物物污污染染懸懸浮浮物物污污染染熱熱污污染染放放射射性性污污染染水體污染水體污染致致病病細細菌菌病病毒毒污污染染（1）懸浮物：）懸浮物：是污水中呈固體狀的不溶性物質(zhì)，它是水是污水中呈固體狀的不溶性物質(zhì)，它是水體污染的基本指標之一。懸浮物降低水的透明度，降體污染的基本指標之一。懸浮物降低水的透明度，降低生活和工業(yè)用水的質(zhì)量，影響水生生物的生長。低生活和工業(yè)用水的質(zhì)量，影響水生生物的生長。 （2）有機物：

9、）有機物：由于有機物的組成比較復雜，要分析測由于有機物的組成比較復雜，要分析測定各種有機物的含量比較困難，通常用定各種有機物的含量比較困難，通常用生物化學需氧生物化學需氧量量、化學需氧量化學需氧量和和總有機碳總有機碳等三個指標來表示有機物等三個指標來表示有機物的濃度。的濃度。 生物化學需氧量生物化學需氧量，簡稱為生化需氧量，用，簡稱為生化需氧量，用BOD表示。表示。是指水中的有機污染物經(jīng)微生物分解所需的氧氣量。是指水中的有機污染物經(jīng)微生物分解所需的氧氣量。BOD越高，表示水中需氧有機物越多。越高，表示水中需氧有機物越多。 有機物經(jīng)微生物分解的過程通常為兩個階段：有機物經(jīng)微生物分解的過程通常為兩

10、個階段： 第一階段第一階段 有機物有機物CO2、H2O、NH3等等RCH（NH2）COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3 第二階段第二階段 NH3NO2-、NO3- 2NH3+3O2=2HNO2+2H2O 2HNO2+O2=2HNO3 第二階段對環(huán)境衛(wèi)生的影響較小，廢水的第二階段對環(huán)境衛(wèi)生的影響較小，廢水的BOD通常只指通常只指第一階段有機物生物氧化所需溶解氧的數(shù)量。第一階段有機物生物氧化所需溶解氧的數(shù)量。 200C時，一般生活污水中需時，一般生活污水中需20天左右才能基本完成第一階天左右才能基本完成第一階段的分解過程。一般有機物五日生化需氧量約占第一階段段的分解過程。一般有機物五日生化需

11、氧量約占第一階段生化需氧量的生化需氧量的75，目前普遍以，目前普遍以5天作為測定天作為測定BOD的標準時的標準時間，所測定值稱為間，所測定值稱為五日生化需氧量（五日生化需氧量（BOD5）?；瘜W需氧量化學需氧量(COD) 化學需氧量是指用化學氧化劑氧化水中有機物時，所化學需氧量是指用化學氧化劑氧化水中有機物時，所需氧化劑的數(shù)量，用需氧化劑的數(shù)量，用O2mg/L表示。表示。 常用的化學氧化劑有高錳酸鉀和重鉻酸鉀，前者測定常用的化學氧化劑有高錳酸鉀和重鉻酸鉀，前者測定值通常低于后者。值通常低于后者。 COD不受水質(zhì)條件的影響，測定費時少，但因不能完不受水質(zhì)條件的影響，測定費時少，但因不能完全氧化有機

12、物以及不能正確反應生物氧化時的耗氧量，因全氧化有機物以及不能正確反應生物氧化時的耗氧量，因此不如此不如BOD確切。確切。 總有機碳總有機碳(TOC) 總有機碳表示水體中所有有機污染物的含碳量，也是評總有機碳表示水體中所有有機污染物的含碳量，也是評價水體中有機污染物的一個綜合指標。價水體中有機污染物的一個綜合指標?？傂柩趿浚傂柩趿浚═OD） TOD表示水體有機物中表示水體有機物中C、H、N、S全部被氧化時即全部被氧化時即生成生成CO2、H2O、SO2和和NO時所需氧氣的量。時所需氧氣的量。 （3）PH值：值：污水的污水的PH值對污染物的遷移轉化、污水值對污染物的遷移轉化、污水處理廠的污水處理、

13、水中生物的生長繁殖等均有很大處理廠的污水處理、水中生物的生長繁殖等均有很大的影響，因此成為重要的污水指標之一。的影響，因此成為重要的污水指標之一。 （4）細菌。）細菌。一部分細菌是無害的；另一部分細菌，一部分細菌是無害的；另一部分細菌，對人、畜是有害的。對人、畜是有害的。 （5）有毒物質(zhì)。）有毒物質(zhì)。各國都根據(jù)實際情況制定出地面水各國都根據(jù)實際情況制定出地面水中有毒物質(zhì)的最高容許濃度的標準。有毒物質(zhì)包括無中有毒物質(zhì)的最高容許濃度的標準。有毒物質(zhì)包括無機有毒物質(zhì)（主要是重金屬）和有機有毒物質(zhì)（主要機有毒物質(zhì)（主要是重金屬）和有機有毒物質(zhì)（主要是指酚類化合物、農(nóng)藥等）。是指酚類化合物、農(nóng)藥等）。

14、除了上述五種表示水體污染的指標外，還有溫度、顏除了上述五種表示水體污染的指標外，還有溫度、顏色、總氮色、總氮(TN)、總磷、總磷(TP)、放射性物質(zhì)濃度等，也是、放射性物質(zhì)濃度等，也是反映水體污染的指標。反映水體污染的指標。 2水體污染源水體污染源 水體污染源分為自然污染源和人為污染源兩大類型。水體污染源分為自然污染源和人為污染源兩大類型。 自然污染源：自然污染源：自然界本身的地球化學變化異常釋放自然界本身的地球化學變化異常釋放有害物質(zhì)或造成有害影響的場所。有害物質(zhì)或造成有害影響的場所。 人為污染源：人為污染源： 工業(yè)污染源：工業(yè)污染源： 生活污染源生活污染源 農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源 3水體中的

15、污染物質(zhì)水體中的污染物質(zhì) 水體污染物的分類方法不一。如從衛(wèi)生學角度，多按水體污染物的分類方法不一。如從衛(wèi)生學角度，多按化學性污染物、物理性污染物和生物性污染物劃分；從化學性污染物、物理性污染物和生物性污染物劃分；從化學角度，多按無機有毒物質(zhì)、無機無毒物質(zhì)、有機有化學角度，多按無機有毒物質(zhì)、無機無毒物質(zhì)、有機有毒物質(zhì)、有機無毒物質(zhì)等劃分。毒物質(zhì)、有機無毒物質(zhì)等劃分。 主要指排入水體的酸、堿及一般無機鹽類和氮、主要指排入水體的酸、堿及一般無機鹽類和氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)。磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)。酸堿酸堿 酸主要來自礦山排水及許多工業(yè)廢水酸主要來自礦山排水及許多工業(yè)廢水 。堿。堿主要來自堿法造紙、化學纖維制

16、造、制堿、主要來自堿法造紙、化學纖維制造、制堿、制革等工業(yè)的廢水。酸堿污染會改變水體制革等工業(yè)的廢水。酸堿污染會改變水體的的pH值，抑制細菌和其它微生物的生長，值，抑制細菌和其它微生物的生長，影響水體的生物自凈作用，還會腐蝕船舶影響水體的生物自凈作用，還會腐蝕船舶和水下建筑物，影響漁業(yè)，破壞生態(tài)平衡，和水下建筑物，影響漁業(yè)，破壞生態(tài)平衡，并使水體不適于作飲用水源或其它工、農(nóng)并使水體不適于作飲用水源或其它工、農(nóng)業(yè)用水。業(yè)用水。這類物質(zhì)具有強烈的生物毒性，排入水體后常會影響這類物質(zhì)具有強烈的生物毒性，排入水體后常會影響水中生物，并可通過食物鏈危害人體健康。這類污染物都具水中生物，并可通過食物鏈危害

17、人體健康。這類污染物都具有明顯的累積性，可使污染影響持久和擴大。有明顯的累積性，可使污染影響持久和擴大。最典型的無機有毒物質(zhì)是重金屬和氰化物等。最典型的無機有毒物質(zhì)是重金屬和氰化物等。氰化物（氰化物（CN）水體中氰化物主要來源于電鍍、煉焦、煤氣、金銀選礦及水體中氰化物主要來源于電鍍、煉焦、煤氣、金銀選礦及某些化工廠排放的廢水等。氰化物是劇毒物質(zhì)，各種氰化某些化工廠排放的廢水等。氰化物是劇毒物質(zhì)，各種氰化物分離出物分離出CN-及及HCN的難易程度不同，因而毒性也不相同。的難易程度不同，因而毒性也不相同。氰化物會抑制細胞呼吸，造成人體組織嚴重缺氧，口服氰化物會抑制細胞呼吸，造成人體組織嚴重缺氧，口

18、服0.3-0.5mg就會致死。對魚類和其他水生生物也有很大毒性。就會致死。對魚類和其他水生生物也有很大毒性。有機無毒物主要指耗氧有機物。天然水中的有機物一有機無毒物主要指耗氧有機物。天然水中的有機物一般是水中生物生命活動產(chǎn)物。般是水中生物生命活動產(chǎn)物。這些物質(zhì)的共同特點是，沒有毒性，進入水體后，這些物質(zhì)的共同特點是，沒有毒性，進入水體后，在微生物的作用下，最終分解為簡單的無機物質(zhì)，并在微生物的作用下，最終分解為簡單的無機物質(zhì)，并在在生物氧化分解過程中消耗水中的溶解氧。生物氧化分解過程中消耗水中的溶解氧。因此，這些物質(zhì)過多地進入水體，會造成水體中因此，這些物質(zhì)過多地進入水體，會造成水體中溶溶解氧

19、解氧嚴重不足甚至耗盡，從而惡化水質(zhì)，并對水中生物嚴重不足甚至耗盡，從而惡化水質(zhì)，并對水中生物的生存產(chǎn)生影響和危害。的生存產(chǎn)生影響和危害。 （4 4）有機有毒物質(zhì)）有機有毒物質(zhì)有機有毒污染物質(zhì)的種類很多，且這類物質(zhì)的污染有機有毒污染物質(zhì)的種類很多，且這類物質(zhì)的污染影響、作用也不同。影響、作用也不同。酚類化合物酚類化合物酚是芳香族碳氧化合物，酚是芳香族碳氧化合物，苯酚苯酚是其中最簡單的一種。是其中最簡單的一種。酚類化合物是有機合成的重要原料之一，具有廣泛的用酚類化合物是有機合成的重要原料之一，具有廣泛的用途。途。酚作為酚作為種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，主要作種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，主要作用

20、于神經(jīng)系統(tǒng)。水體受酚污染后，會嚴重影響各種水生用于神經(jīng)系統(tǒng)。水體受酚污染后，會嚴重影響各種水生生物的生長和繁殖，使水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。生物的生長和繁殖，使水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。 多氯聯(lián)苯（多氯聯(lián)苯（PCB） PCB是一種化學性能極為穩(wěn)定的化合物。它進入人體是一種化學性能極為穩(wěn)定的化合物。它進入人體主要蓄積在脂肪組織及各種臟器內(nèi)。多氯聯(lián)苯可引起皮膚主要蓄積在脂肪組織及各種臟器內(nèi)。多氯聯(lián)苯可引起皮膚損害和肝臟損害等中毒癥狀。嚴重者可發(fā)生急性肝壞死而損害和肝臟損害等中毒癥狀。嚴重者可發(fā)生急性肝壞死而致肝昏迷和肝腎綜合癥，甚至死亡。致肝昏迷和肝腎綜合癥，甚至死亡。 米糠油事件：米糠油事件： 發(fā)生于發(fā)

21、生于1968年日本北九州市、愛知縣一帶，因食年日本北九州市、愛知縣一帶，因食用油廠在生產(chǎn)米糠油時，使用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中用油廠在生產(chǎn)米糠油時，使用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，這種毒物混入米糠油中被人食用后中毒，的熱載體，這種毒物混入米糠油中被人食用后中毒，患病者超過患病者超過 1萬人，萬人，16人死亡。人死亡。多環(huán)芳烴類多環(huán)芳烴類指多環(huán)結構的碳氫化合物，種類很多，如苯并芘、二指多環(huán)結構的碳氫化合物，種類很多，如苯并芘、二苯并芘、苯并蒽等。其中以苯并（苯并芘、苯并蒽等。其中以苯并（）芘（簡記）芘（簡記B BP P ）最受關注，最受關注，3 3，4-4-苯并（苯并（）芘已被證實是強致癌物質(zhì)之）

22、芘已被證實是強致癌物質(zhì)之一。在地表水中，已知的多環(huán)芳烴類有一。在地表水中，已知的多環(huán)芳烴類有2020多種，其中有七、多種，其中有七、八種具有致癌作用。八種具有致癌作用。（5 5）熱污染）熱污染熱電廠等的冷卻水是熱污染的主要來源。這種廢水直熱電廠等的冷卻水是熱污染的主要來源。這種廢水直接排入天然水體，可引起水溫升高，造成水中溶解氧減少，接排入天然水體，可引起水溫升高，造成水中溶解氧減少，還會使水中某些毒物的毒性升高。水溫升高對魚類的影響還會使水中某些毒物的毒性升高。水溫升高對魚類的影響最大，可引起魚類的種群改變與死亡。最大，可引起魚類的種群改變與死亡。（6 6）放射性物質(zhì)）放射性物質(zhì)自然界中的許

23、多元素和同位素具有天然放射性，一般來自然界中的許多元素和同位素具有天然放射性，一般來說其放射劑量性都很微弱，對生物沒有什么危害。說其放射劑量性都很微弱，對生物沒有什么危害。人工放射性污染主要來源于鈾礦開采和精煉、原子能工人工放射性污染主要來源于鈾礦開采和精煉、原子能工業(yè)、放射性同位素的使用等。這些放射性污染物放出的業(yè)、放射性同位素的使用等。這些放射性污染物放出的、 等射線可損害人體組織，并可蓄積在人體內(nèi)造成長等射線可損害人體組織，并可蓄積在人體內(nèi)造成長期危害，促成貧血、白血球增生、惡性腫瘤等各種病癥。期危害，促成貧血、白血球增生、惡性腫瘤等各種病癥。（7 7）病原微生物污染）病原微生物污染“病

24、原生物病原生物”是指能引起疾病的微生物和寄生蟲的總稱。是指能引起疾病的微生物和寄生蟲的總稱。生活污水、醫(yī)院污水以及屠宰肉類加工等污水，含有各類病生活污水、醫(yī)院污水以及屠宰肉類加工等污水，含有各類病毒、細菌、寄生蟲等病原微生物，流入水體會傳播各種疾病。毒、細菌、寄生蟲等病原微生物，流入水體會傳播各種疾病。第四節(jié)第四節(jié) 主要污染物在水環(huán)境中的變化主要污染物在水環(huán)境中的變化 一、需氧污染物在水環(huán)境中的變化一、需氧污染物在水環(huán)境中的變化 生活污水和工業(yè)廢水中所含的碳氫化合物、脂肪、蛋生活污水和工業(yè)廢水中所含的碳氫化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素等有機化合物，可在微生物作用下分解生成白質(zhì)、木質(zhì)素等有機化合物

25、，可在微生物作用下分解生成簡單的無機物簡單的無機物CO2、H2O等。這些有機物在分解的過程中等。這些有機物在分解的過程中需消耗大量的溶解氧，因而稱為需氧污染物。需消耗大量的溶解氧，因而稱為需氧污染物。 引起的水質(zhì)變化表現(xiàn)為引起的水質(zhì)變化表現(xiàn)為: 水體透明度下降水體透明度下降 水體發(fā)黑、發(fā)臭水體發(fā)黑、發(fā)臭 有氣體從水中冒出有氣體從水中冒出 水體表面有浮渣水體表面有浮渣一）需氧有機物的生物降解作用一）需氧有機物的生物降解作用 需氧有機物一般分為需氧有機物一般分為3大類：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪大類：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪 蛋白質(zhì)的生物降解如果是在缺氧水體中，硝化作用不能蛋白質(zhì)的生物降解如果是在缺

26、氧水體中，硝化作用不能進行，會在反硝化細菌的作用下，發(fā)生反硝化作用。進行，會在反硝化細菌的作用下，發(fā)生反硝化作用。 上述的三種有機物的生物降解作用有其共同特點：首先上述的三種有機物的生物降解作用有其共同特點：首先在細胞外發(fā)生水解，復雜化合物分解成簡單物質(zhì)，然后在細胞外發(fā)生水解，復雜化合物分解成簡單物質(zhì)，然后進入細胞內(nèi)部作進一步分解。分解產(chǎn)物有兩方面作用，進入細胞內(nèi)部作進一步分解。分解產(chǎn)物有兩方面作用，一是被合成為細胞材料，二是生成能量，供細菌生長繁一是被合成為細胞材料，二是生成能量，供細菌生長繁殖。殖。 二）需氧有機污染物降解與溶解氧平衡二）需氧有機污染物降解與溶解氧平衡在污染河流中耗氧作用和

27、復氧作用影響著水中溶解氧含量在污染河流中耗氧作用和復氧作用影響著水中溶解氧含量耗氧作用：耗氧作用：主要是耗氧有機物降解時耗氧，此外還包括水生生物的呼主要是耗氧有機物降解時耗氧，此外還包括水生生物的呼吸、底泥厭氣分解產(chǎn)生的有機酸和還原性氣體釋放到水吸、底泥厭氣分解產(chǎn)生的有機酸和還原性氣體釋放到水中以及廢水中還原性物質(zhì)等引起水體耗氧中以及廢水中還原性物質(zhì)等引起水體耗氧。復氧作用：復氧作用：空氣中的氧溶于水和水生植物光合作用放出氧，使空氣中的氧溶于水和水生植物光合作用放出氧，使DO增增加。加。巴特希和英格萊姆用圖描述了被生活污水污染的河流中巴特希和英格萊姆用圖描述了被生活污水污染的河流中BOD與與D

28、O的相互關系。的相互關系。 第一段（第一段（aoao）：有機物濃度高，耗氧速率大于復氧速率，）：有機物濃度高，耗氧速率大于復氧速率，DODO大幅度下降；大幅度下降；O O點溶解氧最低點溶解氧最低-氧垂點氧垂點 第二段（第二段（oaoa）：有機物濃度降低，耗氧速率小于復氧速）：有機物濃度降低，耗氧速率小于復氧速率，率，DODO開始逐漸回升。開始逐漸回升。 第三段（第三段（b b以后）：溶解氧回升至起始階段。以后）：溶解氧回升至起始階段。1 1、有機物耗氧動力學、有機物耗氧動力學當沿水流方向輸移的有機物量當沿水流方向輸移的有機物量擴散稀釋量，擴散稀釋量，Q Q河河,q,q污污不變，不變，T T水不

29、變時，有機物的生化降解的耗氧量正比于河水中有水不變時，有機物的生化降解的耗氧量正比于河水中有機物量機物量 由由dc/dt =-kc dc/dt =-kc 積分可得：積分可得： c ct t=c=co o1010-kt-kt c co o初始時刻的有機物濃度；初始時刻的有機物濃度； c ct tt t時刻水中殘留的有機濃度；時刻水中殘留的有機濃度； k k耗氧速率常數(shù)，單位：耗氧速率常數(shù)，單位：d d-1-1； t t天數(shù)天數(shù) 溫度越高溫度越高, ,生物活性越強，生物活性越強，k k越大越大 2525時，時，k=0.159dk=0.159d-1-1。半衰期約為。半衰期約為2 2天天 1414時，

30、時，k=0.075dk=0.075d-1-1。半衰期為。半衰期為4 4天天 有機物生化降解的半衰期有機物生化降解的半衰期t t1/21/2有機物濃度降為原來的有機物濃度降為原來的50%50%所需的時間。所需的時間。 由由 ct=co10-kt 1/2=10-kt t1/2=lg2/k k=0.301/k k 20 20時，時，普通生活污水的普通生活污水的k=0.1dk=0.1d-1-1。該條件下。該條件下,有機物生有機物生化降解的半衰期為化降解的半衰期為3 3天天2 2、復氧作用定律、復氧作用定律 復氧過程受溶解和擴散作用的控制。即溶解速度與復氧過程受溶解和擴散作用的控制。即溶解速度與虧氧虧氧

31、量成正比，擴散速度與河水中兩點間的溶解氧濃量成正比，擴散速度與河水中兩點間的溶解氧濃度差成正比。度差成正比。虧氧虧氧（dissolved oxygen deficit）亦稱）亦稱“缺氧量缺氧量”。水。水體中飽和溶解氧和現(xiàn)存溶解氧的差。單位是體中飽和溶解氧和現(xiàn)存溶解氧的差。單位是mg/L。耗氧愈。耗氧愈多，虧氧量愈大，同時由大氣補充水中的氧量也愈多。多，虧氧量愈大，同時由大氣補充水中的氧量也愈多。 3 3、河流溶解氧下垂曲線、河流溶解氧下垂曲線 有機物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中有機物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水的溶解氧，使河水虧氧虧氧；另一方面，空氣中的氧通

32、過河；另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢復。所以流水面不斷地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢復。所以耗氧耗氧與與復氧復氧是同時存在的，污水排入后，是同時存在的，污水排入后，DO曲線呈懸索曲線呈懸索狀態(tài)下垂，故稱為氧垂曲線。狀態(tài)下垂，故稱為氧垂曲線。c：臨界點：臨界點a ：DO最大虧缺最大虧缺當污水未進入河流前，當污水未進入河流前，大氣復大氣復氧量氧量與水中生物的與水中生物的耗氧量耗氧量近似近似相等，相等，溶解氧處于飽和狀態(tài)。溶解氧處于飽和狀態(tài)。河流接納了耗氧有機物后，微河流接納了耗氧有機物后，微生物對其氧化分解需消耗大量生物對其氧化分解需消耗大量的氧，使得的氧，使得

33、大氣復氧來不及補大氣復氧來不及補充充，水中溶解氧含量下降，這，水中溶解氧含量下降，這時時耗氧速度大于復氧速度耗氧速度大于復氧速度；隨著水中有機物減少，耗氧量減少，水中復氧量相應增加，此隨著水中有機物減少，耗氧量減少，水中復氧量相應增加，此時水中時水中耗氧速度等于復氧速度耗氧速度等于復氧速度，氧垂曲線氧垂曲線出現(xiàn)最低點，稱該點出現(xiàn)最低點，稱該點為臨界點；為臨界點；其后，因有機物大為減少，耗氧速度小于復氧速度，氧其后，因有機物大為減少，耗氧速度小于復氧速度，氧垂曲線逐漸上升。垂曲線逐漸上升。河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型描述河流水質(zhì)的第一個模型是由斯特里特和菲爾普在描述河流水質(zhì)的第一個模型是由斯特里特和

34、菲爾普在1925年提出的，簡稱年提出的，簡稱S-P模型，模型，S-P模型迄今仍得到廣泛的模型迄今仍得到廣泛的應用，它也是各種修正和復雜模型的先導和基礎。應用，它也是各種修正和復雜模型的先導和基礎。S-P模型用于描述一維穩(wěn)態(tài)河流中的模型用于描述一維穩(wěn)態(tài)河流中的 BODDO 的變的變化規(guī)律?；?guī)律。該模型對研究氧垂曲線，臨界點溶解氧含量以及到達該模型對研究氧垂曲線，臨界點溶解氧含量以及到達臨界點的時間或距離，對河流水質(zhì)控制與規(guī)劃等都有重要臨界點的時間或距離，對河流水質(zhì)控制與規(guī)劃等都有重要的應用價值。的應用價值。二、植物營養(yǎng)物二、植物營養(yǎng)物 植物營養(yǎng)物質(zhì)植物營養(yǎng)物質(zhì)是指促使水中植物生長，從而加速水體

35、富營是指促使水中植物生長，從而加速水體富營養(yǎng)化的各種物質(zhì)，主要指氮、磷。養(yǎng)化的各種物質(zhì)，主要指氮、磷。其主要來源是人為源，包括其主要來源是人為源，包括 農(nóng)田施肥農(nóng)田施肥,農(nóng)業(yè)廢棄物（植物農(nóng)業(yè)廢棄物（植物 桿、牲畜糞便等）桿、牲畜糞便等）城市生活污水（包括含磷洗滌劑）城市生活污水（包括含磷洗滌劑）某些工業(yè)廢水（制革、造紙、肉類加工、煉油）某些工業(yè)廢水（制革、造紙、肉類加工、煉油）1、水體富營養(yǎng)化概述：、水體富營養(yǎng)化概述： 富營養(yǎng)化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，富營養(yǎng)化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，使藻類及其它水生生物異常繁殖，引起水體透明度和溶使藻類及其它水生生物異常繁殖

36、，引起水體透明度和溶解氧的變化，造成水質(zhì)惡化，加速湖泊老化，導致湖泊解氧的變化，造成水質(zhì)惡化，加速湖泊老化，導致湖泊生態(tài)系統(tǒng)和水功能的破壞。生態(tài)系統(tǒng)和水功能的破壞。 實際上，富營養(yǎng)化是湖泊在自然演變過程中的一種實際上，富營養(yǎng)化是湖泊在自然演變過程中的一種自然現(xiàn)象。從湖泊學的意義上，湖泊有其發(fā)生、發(fā)展及自然現(xiàn)象。從湖泊學的意義上，湖泊有其發(fā)生、發(fā)展及消亡的過程。具體地說，隨著時間的推移，湖泊中的氮、消亡的過程。具體地說，隨著時間的推移，湖泊中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)逐漸累積，由貧營養(yǎng)湖向富營養(yǎng)湖演變，磷等營養(yǎng)物質(zhì)逐漸累積，由貧營養(yǎng)湖向富營養(yǎng)湖演變，最后發(fā)展成沼澤和干地。不過，在自然條件下，這種湖最后發(fā)

37、展成沼澤和干地。不過，在自然條件下，這種湖泊演變的進程非常緩慢，通常是以地質(zhì)年代來計算。泊演變的進程非常緩慢，通常是以地質(zhì)年代來計算。 特征特征貧營養(yǎng)湖泊貧營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊湖的形態(tài)湖的形態(tài)水色水色透明度透明度溶解氧溶解氧營養(yǎng)物營養(yǎng)物生物群落生物群落深、湖岸陡深、湖岸陡淡、呈藍色淡、呈藍色高高濃度高濃度高N0.3mg/LP0.3mg/LP0.03mg/L種類少，數(shù)量多，主要是種類少，數(shù)量多，主要是藍藻，一般缺乏底棲動物。藍藻，一般缺乏底棲動物。富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊的特征富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊的特征特征特征貧營養(yǎng)湖泊貧營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊微生物數(shù)微生物數(shù) 量量 品品 種種 分

38、分 布布晝夜間的遷移晝夜間的遷移水華現(xiàn)象水華現(xiàn)象稀稀 少少很很 多多可生長至深層可生長至深層頻繁頻繁很少出現(xiàn)很少出現(xiàn)豐豐 富富較較 少少主要在水體表面主要在水體表面有有 限限經(jīng)常發(fā)生經(jīng)常發(fā)生富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊的特征富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊的特征2 2、 水體富營養(yǎng)化程度與營養(yǎng)元素含量的關系水體富營養(yǎng)化程度與營養(yǎng)元素含量的關系據(jù)測定，每增殖據(jù)測定，每增殖1g1g藻類，約消耗藻類，約消耗0.009gP0.009gP、0.063gN0.063gN、0.07gH0.07gH、0.36gC0.36gC、0.50g 0.50g 氧以及氧以及MnMn、FeFe、CuCu、MoMo等各等各種微量元素。種微量

39、元素。LiebigLiebig最小值定律：最小值定律：藻類生長會因水中某種元素不足而受藻類生長會因水中某種元素不足而受到抑制。這種元素稱為到抑制。這種元素稱為限制性元素限制性元素。據(jù)計算，每據(jù)計算，每1g N1g N可增殖可增殖10.8g10.8g藻類，每藻類，每1gP1gP可增殖可增殖7878克藻類?？嗽孱悺?由此可見，水體中由此可見，水體中N N、P P含量直接決定藻類的繁殖速度，含量直接決定藻類的繁殖速度，因而影響到湖泊富營養(yǎng)化進程。其中因而影響到湖泊富營養(yǎng)化進程。其中P P是最主要的限制性是最主要的限制性因子。因子。因此，控制水體富營養(yǎng)化，最重要的是控制因此，控制水體富營養(yǎng)化，最重要的

40、是控制P P污染污染物進入水體物進入水體。富營養(yǎng)化程度富營養(yǎng)化程度總磷總磷無機氮無機氮極貧極貧51001500水體中氮水體中氮/磷含量磷含量(mg/m3)與富營養(yǎng)化程度與富營養(yǎng)化程度之間的關系之間的關系(托馬斯托馬斯)水體中氮水體中氮/磷含量磷含量(mg/m3)與富營養(yǎng)化程度與富營養(yǎng)化程度之間的關系之間的關系(坂本坂本)富營養(yǎng)化程度富營養(yǎng)化程度總磷總磷無機氮無機氮貧營養(yǎng)貧營養(yǎng)22020200中營養(yǎng)中營養(yǎng)1030100700富營養(yǎng)富營養(yǎng)10905001300流動水流動水2230501100水體總氮和總磷允許負荷水體總氮和總磷允許負荷(g/ m3a)(日本日本)平均水深平均水深(m)允許負荷允許負

41、荷危險負荷危險負荷總氮總氮總磷總磷總氮總氮總磷總磷510501001502001.01.54.06.07.59.00.070.150.250.400.500.602.03.08.012.015.018.00.130.200.500.801.001.20含含N N化合物在水體中的轉化化合物在水體中的轉化第一步是含第一步是含N N化合物如蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和尿素等有化合物如蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和尿素等有機氮轉化為無機氮中的氨氮；機氮轉化為無機氮中的氨氮；第二步則是氨氮的亞硝化和硝化，使無機氮進一步轉化。第二步則是氨氮的亞硝化和硝化，使無機氮進一步轉化。 從污染物的轉化過程來看，有機氮從污染物的轉

42、化過程來看，有機氮NHNH3 3NONO2 2NONO3 3可可作為需氧物污染物的自凈過程的判斷標志。作為需氧物污染物的自凈過程的判斷標志。 但從另一方面考慮，這一過程又是耗氧有機物向營養(yǎng)但從另一方面考慮，這一過程又是耗氧有機物向營養(yǎng)污染物的轉化過程，在水中它們提供了藻類繁殖所需的污染物的轉化過程，在水中它們提供了藻類繁殖所需的N N元素。元素。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)水解酶水解酶 亞硝酸亞硝酸氨氨亞硝化菌亞硝化菌硝酸硝酸硝化菌硝化菌 3. N3. N、P P化合物在水體中的轉化化合物在水體中的轉化含含P P化合物在水體中的轉化化合物在水體中的轉化 磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷 P P

43、在水體中的轉化只能進行固、液之間的循環(huán)。水體中的在水體中的轉化只能進行固、液之間的循環(huán)。水體中的可溶性磷很容易與可溶性磷很容易與CaCa2+2+、FeFe3+3+、AlAl3+3+等離子生成難溶性沉淀等離子生成難溶性沉淀物而沉積于水體底泥中。物而沉積于水體底泥中。 沉積物中的沉積物中的P P，通過湍流擴散再度釋放到上層水體中去。，通過湍流擴散再度釋放到上層水體中去?；蛘弋敵练e物可溶性或者當沉積物可溶性P P大大超過水中大大超過水中P P的濃度時，則可能再的濃度時，則可能再次釋放到水層中去。這些次釋放到水層中去。這些P P又會被各種水生生物加以利用。又會被各種水生生物加以利用。在湖泊水體中在湖泊

44、水體中P P的含量超出的含量超出0.05mg/L0.05mg/L時，就會出現(xiàn)藻類迅時，就會出現(xiàn)藻類迅速增殖現(xiàn)象。速增殖現(xiàn)象。 若要防止湖泊水體發(fā)生富營養(yǎng)化，水中若要防止湖泊水體發(fā)生富營養(yǎng)化，水中P P的含量應控制在的含量應控制在0.02mg/L0.02mg/L以下，無機氮含量應控制在以下，無機氮含量應控制在0.3mg/L0.3mg/L以下。以下。3 3、富營養(yǎng)化的危害、富營養(yǎng)化的危害1.水體外觀呈色、變濁、影響景觀：水體外觀呈色、變濁、影響景觀：內(nèi)陸湖：水華（水花內(nèi)陸湖：水華（水花 Water bloom);海洋：赤潮（紅潮海洋：赤潮（紅潮 Red tide)2.水體散發(fā)不良氣味：土腥素，硫醇

45、、吲哚、胺類、酮水體散發(fā)不良氣味：土腥素，硫醇、吲哚、胺類、酮類等；類等；3.溶解氧下降：分解有機物及藻類殘體造成細菌的大量溶解氧下降：分解有機物及藻類殘體造成細菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧氣。繁殖，消耗掉水中的氧氣。4.水生生物大量死亡。水生生物大量死亡。5.有些產(chǎn)生毒素：甲藻產(chǎn)生石房毒素、進入食物鏈。有些產(chǎn)生毒素：甲藻產(chǎn)生石房毒素、進入食物鏈。 人們打撈由于水體富營養(yǎng)化導致的過量生長的水葫蘆“滇池藍藻水華污染控制技術研究滇池藍藻水華污染控制技術研究”基地的重力斜篩基地的重力斜篩自動脫水設備在對藍藻進行脫水處理。脫水后藻漿經(jīng)自動脫水設備在對藍藻進行脫水處理。脫水后藻漿經(jīng)去毒處理，可成為上好的

46、有機肥料或飼料。去毒處理，可成為上好的有機肥料或飼料。3 3、富營養(yǎng)化的監(jiān)測、富營養(yǎng)化的監(jiān)測 監(jiān)測：監(jiān)測：N、P元素的含量，水體中元素的含量，水體中N0.3mg/L、P0.02mg/L時，藻類生長加快。時，藻類生長加快。 日本學者提出，按下式計算：日本學者提出，按下式計算： 耗耗O2量量 無機無機N( g/L) 無機無機P( g/L) 1500 若結果若結果 1，富營養(yǎng)化將出現(xiàn)。，富營養(yǎng)化將出現(xiàn)。 1三、油類物質(zhì)三、油類物質(zhì) 近年來，石油及其油類制品對水體的污染比較突近年來，石油及其油類制品對水體的污染比較突出，在石油開采、儲運、煉制和使用過程中，排出的出，在石油開采、儲運、煉制和使用過程中，

47、排出的廢油和含油廢水使水體遭受污染。石油化工、機械制廢油和含油廢水使水體遭受污染。石油化工、機械制造行業(yè)排放的廢水也含有各種油類。造行業(yè)排放的廢水也含有各種油類。 隨著石油事業(yè)的迅速發(fā)展，油類物質(zhì)對水體的污染隨著石油事業(yè)的迅速發(fā)展，油類物質(zhì)對水體的污染愈來愈嚴重，在各類水體中以海洋受到油污染尤為嚴重。愈來愈嚴重，在各類水體中以海洋受到油污染尤為嚴重。 油的污染不僅不利于水的利用，而且當油在水面形油的污染不僅不利于水的利用，而且當油在水面形成油膜后，影響氧氣進入水體，對生物造成危害。此外，成油膜后，影響氧氣進入水體，對生物造成危害。此外，油污染還破壞海灘休養(yǎng)地、風景區(qū)的景觀與鳥類的生存。油污染還

48、破壞海灘休養(yǎng)地、風景區(qū)的景觀與鳥類的生存。西班牙被原油污染的海岸西班牙被原油污染的海岸墨西哥原油泄漏事件墨西哥原油泄漏事件受石油污染的小鳥受石油污染的小鳥滿身粘滿油污的鵜鶘在渾濁的油污中痛苦掙扎滿身粘滿油污的鵜鶘在渾濁的油污中痛苦掙扎 四、重金屬四、重金屬 1、重金屬在環(huán)境中的行為和影響主要特征：、重金屬在環(huán)境中的行為和影響主要特征： 在自然界中分布非常廣泛。在自然界中分布非常廣泛。 在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，各種各樣的重金屬污在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，各種各樣的重金屬污染源由此而存在于環(huán)境中。染源由此而存在于環(huán)境中。 重金屬具有不同的價態(tài)、活性和毒性效應。通過水解反重金屬具有不同的價

49、態(tài)、活性和毒性效應。通過水解反應，重金屬易生成沉淀物。重金屬還可以與無機、有機配應，重金屬易生成沉淀物。重金屬還可以與無機、有機配體反應，生成絡合物和螯合物。體反應，生成絡合物和螯合物。 重金屬對人體和生物體的危害重金屬對人體和生物體的危害特點在于：第一，毒性大；特點在于：第一，毒性大；第二，生物不易降解，卻能將某些重金屬轉化為毒性更強第二，生物不易降解，卻能將某些重金屬轉化為毒性更強的金屬有機化合物；第三，食物鏈的生物富集放大作用；的金屬有機化合物；第三，食物鏈的生物富集放大作用；第四，通過多種途徑進入人體，并積蓄在某些器官中，造第四，通過多種途徑進入人體，并積蓄在某些器官中，造成慢性中毒。

50、成慢性中毒。 目前最引起人們注意的是目前最引起人們注意的是汞、鎘、鉛、砷、鉻汞、鎘、鉛、砷、鉻等。等。2 2、重金屬在水體中的轉化、重金屬在水體中的轉化 重金屬在水體中不能為微生物所降解，只能產(chǎn)生各種形態(tài)重金屬在水體中不能為微生物所降解，只能產(chǎn)生各種形態(tài)之間的相互轉化以及分散和富集，這種過程稱之為重金屬的之間的相互轉化以及分散和富集，這種過程稱之為重金屬的遷移。遷移。 重金屬在水環(huán)境中的遷移，按照物質(zhì)運動的形式，可分重金屬在水環(huán)境中的遷移，按照物質(zhì)運動的形式，可分為機械遷移、物理化學遷移和生物遷移三種基本類型。為機械遷移、物理化學遷移和生物遷移三種基本類型。 機械遷移機械遷移是指重金屬離子以溶

51、解態(tài)或顆粒態(tài)的形式被水是指重金屬離子以溶解態(tài)或顆粒態(tài)的形式被水流機械搬運，遷移過程服從水力學。流機械搬運，遷移過程服從水力學。物理化學遷移物理化學遷移是指重金屬以簡單離子、配離子或可溶性是指重金屬以簡單離子、配離子或可溶性分子，在環(huán)境中通過一系列物理化學作用（水解、氧化、還分子，在環(huán)境中通過一系列物理化學作用（水解、氧化、還原、沉淀、溶解、吸附作用等）所實現(xiàn)的遷移與轉化過程。原、沉淀、溶解、吸附作用等）所實現(xiàn)的遷移與轉化過程。這是重金屬在水環(huán)境中最重要的遷移轉化形式。這是重金屬在水環(huán)境中最重要的遷移轉化形式。 重金屬在水環(huán)境中的物理化學遷移主要包括下述幾種作用重金屬在水環(huán)境中的物理化學遷移主要包括下述幾種作用 沉淀作用沉淀作用 重金屬在水中可生成氫氧化物，硫化物或碳酸鹽重金屬在水中可生成氫氧化物，硫化物或碳酸鹽等難溶物質(zhì)。其結果使重金屬污染物在水體中的擴散速度等難溶物質(zhì)。其結果使重金屬污染物在水體中的擴散速度和范圍受到限制，這從水質(zhì)自凈方面看是有利的，但大量和范圍受到限制，這從水質(zhì)自凈方面看