水環(huán)境化學(xué)復(fù)習(xí)題一

1、資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除自凈系數(shù)：是大氣復(fù)氧動(dòng)力學(xué)系數(shù)k2與有機(jī)物好氧條件下的耗氧衰減動(dòng)力學(xué)系數(shù)k1之比，即f=k2/k1。自凈系數(shù)與水體自凈能力有關(guān)，其它因素確定后，f越大，自凈能力越強(qiáng)。剪切流擴(kuò)散（離散、彌散）：由于斷面流速和濃度分布不均勻帶來(lái)的物質(zhì)輸送作 用，使?jié)舛扔刹痪鶆蛳蚓鶆蜈厔?shì)變化的現(xiàn)象稱為彌散作用。溫躍層：許多湖泊水體在一年的特定時(shí)期溫度是分層的，垂向的溫度梯度有效地 阻礙了水體的混合，在每層中是完全混合的，而在這兩層之間由于密度的差異而 阻止了它們的完全混合，形成一個(gè)過(guò)渡層，稱溫躍層。非點(diǎn)源污染：污染源沒(méi)有確定的位置、并具有時(shí)空不確定性等。水環(huán)境背景值：在相對(duì)沒(méi)

2、有受到人為污染影響條件下水體的水質(zhì)指標(biāo)的量值。水環(huán)境容量：水環(huán)境容量是指在一定環(huán)境目標(biāo)下，某一水域所能承擔(dān)的外加的某種污染物的最大允許負(fù)荷量。有機(jī)污染物的降解：有機(jī)污染物在微生物的生物化學(xué)作用下分解和轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物 質(zhì)，從而使水體中有機(jī)污染濃度降低，稱為有機(jī)污染物的降解。水中氮有機(jī)物耗氧過(guò)程：在有氧條件下，含氮有機(jī)物生化降解過(guò)程可分為兩個(gè)階 段，首先是碳化階段（CBOD化分解），然后硝化階段（NBOD化分解），后者 一股較前者滯后10天左右。河流氧垂曲線氧垂曲線：污水排入水體后水體中的DOS流經(jīng)距離的變化曲線先下 降后上升呈懸索狀下垂，故稱氧垂曲線。水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化基本方程：水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化基本方程是由

3、水流連續(xù)性原理、能量守恒 原理、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與平衡原理針對(duì)微元水體建立的微分方程式，它是建立水質(zhì)模型 最基本的方程。何謂點(diǎn)源污染和面源污染？?jī)煞N污染源各有何特點(diǎn)？點(diǎn)源污染是具有確定位置的排污口和污染物排放地點(diǎn)的污染源引起的污染。非點(diǎn)源污染是沒(méi)有集中的排污口，污染物來(lái)源的位置高度分散的非點(diǎn)污染源造成 的污染。點(diǎn)源污染空間范圍小，各類污染物、污水量和濃度相對(duì)穩(wěn)定，較便于治 理。非點(diǎn)源污染的特點(diǎn)是：隨機(jī)性、廣泛性、時(shí)空延滯性、機(jī)理復(fù)雜性、不確定 性、隱蔽性、難監(jiān)測(cè)、難治理性等。水體污染與水文循環(huán)有何聯(lián)系？試從水文循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)上給以說(shuō)明。在水文循環(huán)中，水與各種各樣的物質(zhì)接觸，使那些物質(zhì)混入或溶入其中，并

4、經(jīng) 歷著不斷的物理、化學(xué)、生物等變化過(guò)程。因此，自然界的水體中存在著種類繁 多的可能使水體污染的不同物質(zhì)，稱之為污染物。當(dāng)某些物質(zhì)超過(guò)一定限度，危 害人類生存和破壞生態(tài)平衡，影響水的用途時(shí)，稱該水體受到了污染。水體的污 染可以發(fā)生在水文循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)上，在降水形成中，若空氣中N SO溶入過(guò)只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除多降水中的sd-, N。使pH值低于5.6,則導(dǎo)致酸雨，即降水受到了污染；沿河 流有大量的工廠廢水和城鎮(zhèn)生活污水排入，可能形成局部或整條河流的污染；挾 帶過(guò)多的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)素的農(nóng)田徑流進(jìn)入湖泊和水庫(kù)，長(zhǎng)期富集時(shí)，可能出 現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化污染；地面污水大量滲入

5、地下，可能使地下水污染。從性質(zhì)上說(shuō)水體的自凈可分為哪三個(gè)方面？各自有何特點(diǎn)？各舉例說(shuō)明。水體自凈是水體中的污染物隨水體的運(yùn)動(dòng)不停地發(fā)生變化，自然地減少、消失或 無(wú)害化的過(guò)程。其復(fù)雜的過(guò)程可分為三個(gè)方面的過(guò)程：物理凈化過(guò)程、化學(xué)凈化 過(guò)程和生物凈化過(guò)程。物理凈化過(guò)程，是污染物在水體中混合、稀釋、沉淀、吸 附、凝聚、向大氣揮發(fā)和病菌死亡等物理作用下使水體污染物濃度降低的現(xiàn)象?；瘜W(xué)凈化過(guò)程，是污染物在水中由于分解與化合、氧化與還原、酸堿反應(yīng)等化學(xué) 作用下，致使污染濃度降低或毒性喪失的現(xiàn)象。生物凈化過(guò)程，是水體內(nèi)的龐大 的微生物群，在它們分泌的各種酶的作用下，使污染物不斷發(fā)生分解和轉(zhuǎn)化為無(wú) 害物質(zhì)的現(xiàn)

6、象。例如：污水排入河流后，由于混合、擴(kuò)散作用，在下游水體中得 到稀釋，污染物濃度得到降低，這屬于河流的物理自凈過(guò)程。再如：有機(jī)物在細(xì) 菌作用下，部分轉(zhuǎn)化為菌體細(xì)胞，部分轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，這是生物凈化過(guò)程。從性質(zhì)上說(shuō)水體污染可分為哪三種類型？各類污染的主要標(biāo)志是什么？從性質(zhì)上說(shuō)水體污染分為：物理性污染、化學(xué)性污染和生物性污染三種類型。物 理性污染的主要標(biāo)志有：水溫升高、放射性、混濁、染色、惡臭等；化學(xué)性污染 的主要標(biāo)志有：pH異常、重金屬和非金屬的毒性、無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物的毒 性；有機(jī)物的耗氧等；生物性污染的主要標(biāo)志有：水體帶菌及傳染瘋疾病、菌類 產(chǎn)生的毒素、富營(yíng)養(yǎng)化等。簡(jiǎn)述水體大氣復(fù)氧的雙膜理

7、論？寫出由該理論導(dǎo)出的復(fù)氧方程。雙膜理論是惠特曼-劉易斯(WMtman-Lweis) 1924年提出的。他們認(rèn)為在氣相 和液相之間的界面上，存在氣體和液體兩層薄膜，氣膜和液膜處于停滯狀態(tài)，屬 于層流區(qū)，氣體通過(guò)分子擴(kuò)散進(jìn)入液膜，膜處為紊流區(qū)，氣體分子在膜處以紊動(dòng) 擴(kuò)散混合。d mOsd mOs -OEm =暇J臚累=OSS,式中：”詈水體自凈過(guò)程中的物理遷移過(guò)程主要有哪些？為什么說(shuō)混合遷移過(guò)程不起真正的自凈作用？稀釋、擴(kuò)散、沉淀、吸附等。因?yàn)檫@些過(guò)程只能改變污染物的分布狀態(tài)，不能“消 滅”污染物質(zhì)，因此并不是真正的自凈作用。Streeter-Phelps 建立河流BOD-DOK質(zhì)模型(S-P模

8、型)中做了哪兩項(xiàng)假定？并 寫出該水質(zhì)模型。(1)河流中的BOD衰減過(guò)程是一級(jí)反應(yīng)。只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除(2)河流中的耗氧僅由BO度減引起，而河流中的溶解氧來(lái)源則是大氣中的氧。大氣向水體復(fù)氧傳質(zhì)速率與河水中的虧氧量D成正比，虧氧量=飽和溶解氧濃度-溶解氧濃度。河流水質(zhì)S-P模型計(jì)算的溶解氧濃度有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，是何原因？S-P模型只考慮了有機(jī)物耗氧過(guò)程是一級(jí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，降解速率僅與有機(jī)物濃度 成正比。在開始階段因有機(jī)物濃度較大致耗氧速率較大，若大于復(fù)氧速率并持 續(xù)時(shí)間大于水中溶解氧為零時(shí)該以后，則水中會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，為什么湖泊比河流更易出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化？由于湖泊具有廣闊

9、的水域、緩慢的流速和風(fēng)浪作用大的特點(diǎn)，加上人類活動(dòng)大量 使用化肥與家庭洗滌劑，使得含有氮和磷元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量流入湖泊，造成 水體富營(yíng)養(yǎng)化。氧垂曲線特征是由什么原因造成的？下垂原因：有機(jī)物被生物降解耗氧、同時(shí)大氣復(fù)氧；氧垂曲線方程一有機(jī)物耗氧 動(dòng)力學(xué)、DOE化過(guò)程動(dòng)力學(xué)兩個(gè)相反的過(guò)程，共同作用的結(jié)果。什么是河流水質(zhì)模型的維數(shù)，河流水質(zhì)模型是怎么按維分類的。是指河流水質(zhì)演變的空間維度數(shù)，河流水質(zhì)模型按維分類可分為1維(指縱向，x)、 二維(縱橫，x-y ,水平二維；縱垂，x-z ,垂向二維)和三維水質(zhì)模型。關(guān)于河流BOD-DO勺Dobbins-Camp模型、Thomass模型與S-P模型有何差異

10、與聯(lián) 系？托馬斯模型在S-P模型的基礎(chǔ)上考慮有機(jī)物有一部分以不耗氧的形式一級(jí)動(dòng)力學(xué)去除，綜合為“下沉”，并給出下沉去除速率系數(shù) k3。僅改變了 S-P模型中 的耗氧方程，變?yōu)椋篸L=-(k1+k3)L 。Dobbins-Camp模型在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮：(1)由于底泥釋放和地表徑流所引起的 BOD勺變化，其變化以速率R表示；(2)由于藻類光合作用增氧和呼吸作用耗氧以及地表徑流引起的DO的變化，其變化速率以p表示。多賓斯坎普BOD- DO模型采用以下的基本方程組：elli -區(qū) + 工+ R u = 4工+ M-所尸_ :_|寫出微生物增長(zhǎng)速度方程一莫諾特方程，并寫出當(dāng)基質(zhì)濃度很大及

11、基質(zhì)濃度很小兩種特殊情況下的簡(jiǎn)化方程。N=XaxS ， SL Ks/imax-S ,ks SKsSL Ks :二，max在推求河流水環(huán)境容量時(shí)，應(yīng)選擇什么流量為設(shè)計(jì)流量？采用90嘛證率最枯月平均流量或近十年最枯月平均流量作為設(shè)計(jì)流量。對(duì)于季只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除節(jié)性河流、冰封河流等情況，宜選取不為零的最小月平均流量為設(shè)計(jì)流量。以河流為例說(shuō)明如何設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面？布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面的原則：1.有大量污水排入口的上下游；2.水體主要匯入口， 3. 飲用水、集中取水、水上娛樂(lè)等功能區(qū)，4.較大支流匯河口上游和匯合后與干流充分混合處，或受潮汐影響的河段等，5.國(guó)際河流出入國(guó)境線的

12、入口處，6.盡可能與水文測(cè)驗(yàn)斷面重合。河流斷面一般設(shè)對(duì)照斷面、控制斷面和消減斷面 三種不同設(shè)置目的的斷面。水中各種含氮化合物是怎么相互轉(zhuǎn)化的？有機(jī)氮在生物降解過(guò)程中經(jīng)碳化后， 分解出氨氮，氨分子在亞硝化菌作用下生物 氧化生成亞硝氮，再進(jìn)一步經(jīng)硝化菌作用下生物氧化為硝酸鹽氮。萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn) 值廢水排放量受哪些因素的影響？如何進(jìn)行預(yù)測(cè)？工業(yè)廢水污染負(fù)荷包括工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水量和各種污染物量，具預(yù)測(cè)程序一般是：先根據(jù)一個(gè)地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃預(yù)計(jì)不同設(shè)計(jì)水平年的工業(yè)總 產(chǎn)值（或各行業(yè)的總產(chǎn)值）及萬(wàn)元產(chǎn)值廢水排放量，由此得到預(yù)測(cè)的工業(yè)廢水 排放量；將其乘以廢水的污染物濃度，即得到污染物量。一個(gè)地區(qū)工

13、業(yè)廢水排放量（Qt）由各個(gè)行業(yè)的廢水排放量組成。 將設(shè)計(jì)水平年各 個(gè)行業(yè)的廢水排放量（Vt dit , Vt為i行業(yè)第t年工業(yè)產(chǎn)值，d it為萬(wàn)元產(chǎn)值廢 水排放量）扣除相應(yīng)的重復(fù)用水（Vt dit Pit, R為重復(fù)利用率）后相加，即得n預(yù)測(cè)的該地區(qū)工業(yè)廢水排放量。Qgt = Mtdit（1-Pt） , t/a 。污染物排放量預(yù)測(cè)，nt年某污染物排放量 W , Wgt = Qitmit（1-Rit）。式中：Q為i行業(yè)的廢水排放 i 4量；mt為i行業(yè)排放廢水中某污染物濃度；R為污水處理率，由該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā) 展規(guī)劃確定。試述城鎮(zhèn)生活污水排放量預(yù)測(cè)的方法步驟。按下式預(yù)測(cè)Qs,t =365父10”&燈

14、二 或：Qs,t =365父10”口0 ,式中：Qs,t ,設(shè)計(jì)水平年t生活污水量bt ，人口數(shù)量3,.365 M10a ,凈污水轉(zhuǎn)換比例系數(shù)at ,人均每日生活用水量Dt ,人均每日污水排放量步驟為：確定設(shè)計(jì)水平年、確定設(shè)計(jì)水平年人均生活污水排水量、根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃確定預(yù)測(cè)年的人口數(shù)和污水排放量。敘述建立水質(zhì)模型的基本步驟 分析問(wèn)題的主要因素與次要因素，尤其是與控制目標(biāo)相關(guān)的影響因子，將這些主要因素量化、規(guī)范化，抽象為相應(yīng)的數(shù)學(xué)變量。只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除根據(jù)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和原理，抽象出控制目標(biāo)和影響因子間的數(shù)學(xué)關(guān)系或規(guī) 律，建立相應(yīng)的表達(dá)式。這一步驟要伴

15、隨模型類型（方案）、數(shù)學(xué)工具的選擇。參數(shù)識(shí)別、數(shù)據(jù)驗(yàn)證與模型的修訂，對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行合 理性檢驗(yàn)及系列參數(shù)的調(diào)整確定，甚至對(duì)模型的重新修改，包括對(duì)變量（影響 因素）的取舍，直到模型反映與實(shí)際數(shù)據(jù)基本一致或吻合。試說(shuō)明在對(duì)河流水質(zhì)模型進(jìn)行水質(zhì)演算時(shí)，一條河流有哪些情況下，要作分段 計(jì)算處理？ （1）旁側(cè)入流是不可避免的；（2）有支流匯入；（3）有大的集中排 污口排污；（4）河道特征沿程變化大，模型參數(shù)也沿程改變。給出多河段水質(zhì)推算中斷面i的水量平衡和水質(zhì)平衡關(guān)系式。分段示意圖如下：水量平衡關(guān)系：Q=Q2i,，Q1i +Qi Q3i =Q2i水質(zhì)平衡關(guān)系：LMQl -Q3J Qi

16、 =、21|_2 , O1i(Q1i - Q3i) OiQi =Q2iO2i寫出微生物增長(zhǎng)速度方程一莫諾特方程，并寫出當(dāng)基質(zhì)濃度很大及基質(zhì)濃度很 小兩種特殊情況下白&四化方程。莫諾特方程：N=-當(dāng)基質(zhì)濃度很大：N=Nm基質(zhì)濃度很?。篘 =幺S 寫出一維穩(wěn)態(tài)河流恨康翊 BOD-DOK質(zhì)模型，并說(shuō)明該模型比S P模型叁考慮 了什么過(guò)程？ 奧康納在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，與 S-P模型比較除考慮CBO。卜，增加一項(xiàng)因懸 浮物的沉降與上浮所引起的BOD8率變化、還考慮NBOD勺耗氧作用，提出的模 型如下：L工Ou = -（ki k3）Lcu = -Kn Lnu- = -kk - Kn Ln k2（Os -

17、O）.x二 xx1、某水庫(kù)水質(zhì)近似均勻混合，10月1日初蓄水量為1000X 104 m,其BOCft度 為l0mg/L , 1l0日入庫(kù)、出庫(kù)的平均流量分別為 20n3/s和30nVs ,入庫(kù)流量的BOD$度為50mg/L,降解系數(shù)K=0.6d-1,求10月10日末的BOD$度為多少？30.4 mg/L (1)單位換算：入庫(kù)流量=20X 24X3600 m3/d =1.728 X 106 m3/d,出 庫(kù)流量=30 X 24 X 3600 m/d=2.592 X 106 m3/d ( 2 ) 流量方程：詈二Q詈二Qin9ut,V=V。（Qu濃 度 方 程V dc+cdV =QinCn -Qou

18、tC -kVc,整理為: dt dt Qout Qout) =QinCn QoutCk1V0 . (Qin 一 Qout)tc,V0(Qin -Qout)t 了 c (Qin只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除dcQin (Cin -c)=- k1cdtVo (Qin -Qout)t(4)差分格式：也=Qin(Cin -Ci)-k1c i tVo Q -Qout) ：t i Qin(cn -ci)，tc =(1kit)GVo (Qin -Qout) ：t i(5)迭代計(jì)算：誤差與 t取值有關(guān)，10.1, c(10)/ mg/L 結(jié)果在37.8至31.4之間。精確值為30.7mg

19、/Lt012345678910O1011.612.713.815.116.718.621.224.629.637.82、某均勻河段長(zhǎng)100km流速u=20.0km/d,測(cè)得該河段穩(wěn)態(tài)情況下的 BOD濃度和溶解氧濃度，得上、下斷面的BOD濃度分別為L(zhǎng)上=32.0mg/L,L下二18.0mg/L,溶解氧濃度分別為 O上=7.0mg/L , O下=4.0mg/L 。這時(shí)的飽和溶解氧濃度Q=9.0mg/L。試求該河段S P模型的BODW解系數(shù)Ki和水體大氣 復(fù)氧系數(shù)K2o答案：k1=0.115, k 2=0.474.求 k1相L(t)L(0)=Lhln 卜 4teTln 但 “匕-5 .k1 1n 但

20、)=-5/ solvetL 0.11507k1 =0.115(Lh Jl16 /I16 Jfloat5.求 k2解微分方程得符號(hào)解為：k1 L0, k k1 L0 O(t) ：=Osk2qk；expL(k2-k1)t + 0-k2Tk；O(t) ：=Os作圖法解出k2的近似值:只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除5.0 k2-50 k23.6822 e2.0713f k5.0 k2-50 k23.6822 e2.0713f k2 - 2.0 e、2k2 -0.11507 k2 -0.11507-5.0k2=0.474,驗(yàn)證:Ote =40.47386 t0.35879 t0(

21、t) -1.0 e10.263 e-8.2629 9.0恒定擴(kuò)散系數(shù)、此時(shí)上方程(問(wèn)題(1)3、(1)恒定擴(kuò)散系數(shù)、此時(shí)上方程(問(wèn)題(1)2工:L；:L=E- -u- -k1L.t：x；x(2)、對(duì)于一般的河流，隨流遷移作用遠(yuǎn)大于離散作用，中)可忽略擴(kuò)散項(xiàng)簡(jiǎn)化為1階常系數(shù)線性常微分方程，試寫出這一方程，并解 出其穩(wěn)態(tài)解。一 =u - -k1L 穩(wěn)態(tài)解：u&n-k,解為：L= L0exp(-k1/u).t二xex4、按1維穩(wěn)態(tài)忽略擴(kuò)散項(xiàng)的條件寫出BOD-DO真型，并已知：飽和溶解氧為Q=10mg/L,初始斷面溶解氧和BOD分別為 Q=8mg/L、初始斷面 BOD值L=30mg/L, BODg減常

22、數(shù)和河流復(fù)氧系數(shù)分別為k1=0.1d-1、k2=0.3d-1,河流流速 u = 50km/d、解出BOD的值L、溶解氧的值。與下游距離x的關(guān)系式，并說(shuō)明使用的單 位；S-P模型為：L(0) L00(0) C0L(0) L00(0) C0u L( x)-k1 L( x)dx d 一u O(x)-k1 L(x) k2 cs -O(x)一 k一 k 1 t一 0 1te 1 L(t) 30 et = L( t)*1 L(t)?。?u, dt, L(t) = L0只供學(xué)習(xí)與交流資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除d一 k1 td O(t)-k1 L0 e 1 k2 Q-O(t)dtd O(t) k2 O(t) dt-k1 t 二k1 L0 ek2 cs d O(t) 0.3 O(t) = 3.0 e0.1 t2 一 dt3.0d O(t) dt0.3 O(t)=. 3.0 e