環(huán)境學概論第三章131-3

環(huán)境學概論廣東石油化工學院理學院地理系

陳修文11/13/20231第三章水體環(huán)境

本章提要(…)

第一節(jié)水體環(huán)境概述第二節(jié)污染物在水體中的擴散第三節(jié)污染物在水體中的轉化第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理

本章主要介紹水體污染源、污染物，主要污染物在水體中的擴散和遷移轉化，水環(huán)境污染控制及管理。

返回11/13/20232一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)二、天然水的水質三、水體概念及水體污染四、水體污染源和污染物第一節(jié)水體環(huán)境概述下一節(jié)11/13/20233一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)〔一〕地球上天然水資源的分布〔二〕天然水在環(huán)境中的循環(huán)第一節(jié)水體環(huán)境概述97%海水淡水3%

地球淡水中77.2％是以冰帽和冰川形式存在極地和高山上；22.4％為地下水和土壤水，人類易于利用的淡水約占全部淡水的20％左右，而直接能取用的河、湖淡水僅占全部淡水的0.3％。見：F65,表3-1局部的海洋水分循環(huán)；局部的內陸水分循環(huán)；全球水分循環(huán)返回11/13/20234二、天然水的水質〔一〕天然水化學成分的形成〔二〕天然水的化學組成〔三〕各種類型天然水水質第一節(jié)水體環(huán)境概述

天然水是一種溶液，氧占水中溶解物總量34％、氮占61％。

天然水的化學成分決定于它的形成環(huán)境。一方面決定與水接觸的物質的成分和溶解度；另一方面決定于這一作用進行的條件。Tobecontinued…11/13/20235三、水體概念及水體污染〔一〕水體的概念〔二〕水體污染〔三〕水體自凈作用第一節(jié)水體環(huán)境概述以相對穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域，包括有一定流速的溝渠、江河和相對靜止的塘堰、水庫、湖泊、沼澤，以及受潮汐影響的三角洲與海洋?！玻?8〕當污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，其含量超過了水體的自然凈化能力，使水體的水質和水體底質的物理、化學性質或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能的現(xiàn)象，被稱作為水體污染。〔Ｆ69〕返回11/13/20238〔三〕水體自凈作用：河流的自凈作用：水體的自凈作用的類型：河流自凈作用的主要表現(xiàn)：影響水體自凈的主要因素：第一節(jié)水體環(huán)境概述返回

污染物質進入天然水體后，通過一系列物理、化學和生物因素的共同作用，使水中污染物質的濃度降低，這種現(xiàn)象稱為水體的自凈。指河水中的污染物質濃度在河水向下游流動中的自然降低現(xiàn)象。1〕物理凈化：污染物因稀釋、擴散、沉淀等作用而使?jié)舛冉档偷倪^程。其中稀釋作用是一項重要的物理凈化過程。2〕化學凈化：污染物因氧化、復原、分解等作用而使?jié)舛冉档偷倪^程。3〕生物凈化：由于水中生物活動，尤其是水中微生物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質濃度降低的過程。1〕河水與大氣間的自凈作用這種作用的表現(xiàn)，如河水中的CO2、H2S等氣體的釋放。2〕河水中的自凈作用污染物質在河水中的稀釋、擴散、氧化、復原，或由于水中微生物作用而使污染物質發(fā)生生物化學分解，以及放射性污染物質的蛻變等等。3〕河水與底質間的自凈作用這種作用表現(xiàn)為河水中懸浮物質的沉淀，污染物質被河底淤泥吸附等等。4〕河流底質中的自凈作用由于底質中微生物的作用使底質中的有機污染物質發(fā)生分解等。1〕水情要素：如水溫、流速、流量、含沙量等。2〕污染物的性質和濃度。3〕水生生物的種類和數量。4〕環(huán)境介質條件。返回11/13/20239四、水體污染源和污染物〔視頻〕〔一〕水體污染物質的來源〔二〕水體污染的主要污染物第一節(jié)水體環(huán)境概述水體污染源指：向水體排放污染物的場所、設備和裝置等。通常也包括污染物進入水體的途徑?！睵69〕11/13/202310視頻：

觸目驚心的水污染://=757309&uid=1242976014水污染令人震驚的環(huán)境污染松花江水再次污染黃河水被“染白〞原因查明://=dRINyy7aghK國內局部海域近海環(huán)境污染嚴重第一節(jié)水體環(huán)境概述11/13/202311〔一〕水體污染物質的來源〔P69－72〕1.工業(yè)廢水：成分極其復雜，污染物含量變化也很大。2.生活污水：生活污水中雜質很多，但其總量只占0.1－1％，其余都是水分。雜質的濃度與用水量多少有關。pH約為7.2－7.8。3.農業(yè)退水：農作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、食品加工等過程中排出的污水和液態(tài)廢物稱為農業(yè)退水。第一節(jié)水體環(huán)境概述〔1〕含無機物的廢水，包括冶金、建材、化工無機酸堿生產的廢水等；〔2〕含有機物的廢水，包括食品工業(yè)、石油化工、煉油、焦化、煤氣、農藥、塑料、染料等工廠排水?！?〕含有有毒物質的廢水。11/13/202312BACK11/13/202313第一節(jié)水體環(huán)境概述水體污染物種類：〔二〕水體污染的主要污染物：〔P72－76〕水體常用的有機物污染指標：1.物理方面：〔1〕顏色〔2〕濁度〔3〕溫度〔4〕懸浮固體〔5〕放射性2.化學方面〔1〕無機無毒物質：酸、堿及一般的無機鹽類。增加水體礦化度?！?〕無機有毒物質：重金屬〔約有20多種金屬可致癌〕、氰化物〔劇毒物質〕、氟化物〔濃度超過1mg／L－氟斑牙、氟骨癥、損害腎臟〕。〔3〕耗氧有機物：碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素、纖維素等?！?〕有機有毒物質：酚類化合物：、有機農藥、多環(huán)芳烴〔PAH〕、多氯聯(lián)苯〔PCB〕、洗滌劑。①化學耗氧量〔COD〕：②生化需氧量〔BOD〕：③總有機碳量〔TOC〕：④總需氧量〔TOD〕：分類特性代表性污染物無機物無毒酸、堿及一般無機鹽、植物營養(yǎng)物質（N、P等）有毒重金屬（Hg、Cd、Pb、As等）氰化物、硫化物、氟化物等有機物無毒需氧污染物（碳水化合物、脂肪、蛋白質等）有毒酚類化合物、石油類、有機氯農藥～六六六、狄氏劑、艾氏劑其它物質放射性放射性元素或同位素（Sr、Cs、U、Pu等）病原微生物細菌、病毒、寄生蟲BACK11/13/202314第一節(jié)水體環(huán)境概述水體污染物－－主要污染物的來源和危害

酸、堿污染物的來源及其危害

重金屬污染物的來源及其危害

需氧污染物的來源及其對魚類的危害

植物營養(yǎng)物來源及其危害

油類污染物的來源及其危害

酚類污染物的來源及其危害BACK11/13/202315第一節(jié)水體環(huán)境概述〔二〕水體污染的主要污染物〔P72－76〕2.化學方面〔1〕無機無毒物質：酸、堿及一般的無機鹽類。增加水體礦化度。水體污染物－－主要污染物的來源和危害酸、堿污染物的來源及其危害11/13/202316酸、堿污染物的來源及其危害：酸堿來源酸、堿污染的危害第一節(jié)水體環(huán)境概述污染水體中的酸主要來自礦山排水及許多工業(yè)廢水〔酸洗廢水、粘膠纖維和酸性造紙廢水等〕。主要由硫化礦物的氧化作用和二氧化硫的酸化形成。水體中的堿主要來源于堿法造紙、化學纖維、制堿、制革以及煉油等工業(yè)廢水。酸性廢水與堿性廢水中和可產生各種一般鹽類，酸性廢水、堿性廢水與地表物質相互反響也生成一般無機鹽類，所以酸和堿的污染也必然伴隨著無機鹽類的污染。1〕pH值發(fā)生變化，破壞其自然緩沖作用，消滅或抑制細菌及微生物的生長，阻礙水體自凈，腐蝕船舶。世界衛(wèi)生組織規(guī)定的國際飲水標準中pH值的適宜范圍是7.0－8.5，極限范圍是6.5－9.2。在漁業(yè)水體中的pH值一般認為不應低于6.0或高于9.2，因為pH值為5.5時鮭魚就不能生存，pH值為5時就會使某些魚繁殖率下降，有些魚類就要死亡。農業(yè)用水的允許pH值在4.5－9.0之間。2〕增加水中的一般無機鹽類和水的硬度返回11/13/202317第一節(jié)水體環(huán)境概述〔二〕水體污染的主要污染物〔P72－76〕2.化學方面〔2〕無機有毒物質：重金屬〔約有20多種金屬可致癌〕、氰化物〔劇毒物質〕、氟化物〔濃度超過1mg／L－氟斑牙、氟骨癥、損害腎臟〕。水體污染物－－主要污染物的來源和危害①重金屬污染物的來源及其危害11/13/202318①重金屬污染物的來源及其危害：重金屬的概念水體中重金屬的來源重金屬污染水體的危害第一節(jié)水體環(huán)境概述1〕金屬的比重大于5者〔也有人認為大于4者〕為重金屬。比重大于5的金屬有45種左右，大于4的約可舉出60種。2〕周期表中原子序數大于鈣〔20〕者，即從抗〔21〕起為重金屬。3〕重金屬為有毒金屬。主要指汞、鎘、鉛、鉻，以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等，目前最引起人們注意的是汞、鎘、鉻等.(不嚴格，因為輕金屬中的鋰和鈹也有毒性，而重金屬中的某些元素并沒有毒性。)重金屬是構成地殼的物質，在自然界分布非常廣泛。重金屬在自然環(huán)境的各局部均存在著本底含量，在正常的天然水中金屬含量均很低，汞的含量介于0.0n—0.00n毫克／升之間，鉻含量小于0.00n毫克／升，在河流和淡水湖中銅的含量平均為0.02毫克／升，鈷為0.0043毫克／升，鎳為0.001毫克／升?；剂系娜紵?；采礦和冶煉；通過工業(yè)企業(yè)的廢水、廢氣、廢渣。1〕在天然水中只要有微量重金屬即可產生毒性效應，一般重金屬產生毒性的范圍大約在1—10毫克／升之間，毒性較強的金屬如汞、鎘等產生毒性的濃度范圍在0.01—0.001毫克／升以上；2〕水體中的某些重金屬可在微生物作用下轉化為毒性更強的金屬化合物。如汞的甲基化作用，1965年發(fā)生在新俁縣的水俁病系由60公里以外的阿賀野川上游昭和電氣公司排出的含汞廢水污染所致。3〕生物從環(huán)境中攝取重金屬可以經過食物鏈的生物放大作用，逐級在較高級的生物體內成千萬倍地富集起來，然后通過食物進入人體，在人體的某些器官中積蓄起來造成慢性中毒，影響人體正常生活。返回11/13/202319第一節(jié)水體環(huán)境概述〔二〕水體污染的主要污染物〔P72－76〕2.化學方面〔2〕無機有毒物質②氰化物〔劇毒物質〕③氟化物〔濃度超過1mg／L－氟斑牙、氟骨癥、損害腎臟〕?！?〕耗氧有機物需氧污染物的來源及其對魚類的危害11/13/202320需氧污染物的來源及其對魚類的危害：第一節(jié)水體環(huán)境概述返回在污染水體中的需氧污染物主要來自生活污水、牲畜污水及食品、造紙、制革、印染、焦化、石油化工等工業(yè)廢水。從排水的量上看：生活污水是需氧污染物質的最主要來源。目前國外不少城市的生活污水已達600升／天·人。天然水的生化需氧量絕大局部在1—2毫克／升之間。未經處理的生活污水的生化需氧量約為300—500毫克／升。農場牲畜污水的生化需氧量一般比生活污水大5倍。焦化廠的污水的生化需氧量達1400—2000毫克／升。皮革廠的污水生化需氧量達220—2300毫克／升。1、在被需氧有機物嚴重污染的水體中，溶解氧急劇下降，甚至產生無氧層。當溶解氧不能滿足魚類要求時，它們便力圖逃離那個地區(qū)，當溶解氧降低到1毫克／升時，大局部魚類就要發(fā)生窒息死亡?！苍隰~類中只有少數種類，如烏鱧、鱔魚、泥鰍等除必要時可利用空氣中的氧。某些魚類對溶解氧要求特別嚴格，如河鱒要求溶解氧的含量為8－12毫克／升，鯉魚要求溶解氧的含量為6－8毫克／升。我國特有的優(yōu)良飼養(yǎng)魚種；如青魚、草魚、鏈魚、鳙魚等，要求水中溶解氧保持在5毫克／升以上?！?、當水中溶解氧消失時，水中嫌氣細菌就開展，有些有機物可能分解放出甲烷和硫化氫等有毒氣體，更不適于魚類生存。返回11/13/202321水體污染物〔P69－76〕〔二〕水體污染的主要污染物質：2.化學方面〔3〕耗氧有機物Ⅰ.水體常用的有機物污染指標：第一節(jié)水體環(huán)境概述①化學耗氧量〔COD〕：②生化需氧量〔BOD〕：③總有機碳量〔TOC〕：④總需氧量〔TOD〕：本節(jié)結束下一節(jié)返回11/13/202322①化學耗氧量〔COD〕：又稱化學需氧量。在規(guī)定條件下，使水樣中能被氧化的物質氧化所需耗用氧化劑的量，以每升水消耗氧的毫克數表示。1〕用重鉻酸鉀:酸性條件下，將有機物氧化為水和二氧化碳時測定的耗氧量。優(yōu)點:精確、測量需時短、不受水質限制。但其還能氧化一局部復原性物質，故值有一定誤差。2〕用高錳酸鉀：測出的耗氧量數值較低。第一節(jié)水體環(huán)境概述返回11/13/202323②生化需氧量〔BOD〕：在20℃的好氣條件下，微生物分解水體中有機物質的生物化學過程中所需溶解氧的量。BOD5：20℃的好氣條件下，培養(yǎng)5天，微生物分解水體中有機物的需要氧。有機污染物的生物化學氧化作用分為兩個階段：生物氧化不如化學氧化進行得徹底。第一節(jié)水體環(huán)境概述返回Tobecontinued…11/13/202324②生化需氧量〔BOD〕：有機污染物的生物化學氧化作用分為兩個階段：第一節(jié)水體環(huán)境概述返回第一階段：主要是有機物轉化為無機物的二氧化碳、水和氨等，反響式：RCH〔NH2〕COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3第二階段：主要是氨被轉化為亞硝酸鹽與硝酸鹽，反響式：2NH3+3O2=2HNO3+2H2O2HNO2+O2=2HNO3因氨已是無機物，它的進一步氧化對水體污染的影響較小，所以廢水的生化需氧量通常只指第一階段有機物生物化學氧化所需的氧量。11/13/202325③總有機碳量〔TOC〕：水中溶解性和懸浮性有機物中存在的全部碳量。是評價水體需氧有機物的一個綜合指標。第一節(jié)水體環(huán)境概述返回11/13/202326④總需氧量〔TOD〕：水中有機物中除含有機碳外，尚含有氫、氮、硫等元素。當有機物全部被氧化時，碳被氧化為二氧化碳，而氫、氮、硫那么被氧化為水、一氧化氮和二氧化硫等。此時氧化所需的氧量稱為總需氧量。第一節(jié)水體環(huán)境概述Tobentinued…Ⅱ.耗氧有機物的存在①有機合成原料②有機酸堿③油脂類④高分子化合物⑤外表活性劑⑥生活污水11/13/202327第一節(jié)水體環(huán)境概述〔二〕水體污染的主要污染物〔P72－76〕2.化學方面〔4〕有機有毒物質①酚類污染物的來源及其危害②有機農藥③多環(huán)芳烴〔PAH〕④多氯聯(lián)苯〔PCB〕⑤洗滌劑11/13/202328①

酚類污染物的來源及其危害：水體中酚的來源酚類化合物在地表水體中的分解凈化過程酚污染的危害第一節(jié)水體環(huán)境概述返回主要來源于工業(yè)企業(yè)排放的含酚廢水。由于各行各業(yè)生產的原料、工藝、產品不同，各種含酚廢水的水量、成分、性質以及污染程度都有較大差異。糞便和含氮有機物在分解過程中也產生少量酚類化合物。城市中排出的大量糞便污水也是水體中酚污染物的重要來源。酚的生物化學氧化酚的化學氧化酚的揮發(fā)作用底泥對水體酚微生物分解作用

水體遭受酚污染后嚴重影響水產品的產量和質量。如某水產資源豐富的海灣遭受酚污染后，原來盛產的貝殼類產量減少，海帶腐爛，養(yǎng)殖的牡蠣、砂貝等逐漸死亡。水體中的酚濃度低時能影響魚類的回游繁殖，酚濃度為0.1—0.2毫克／升時魚肉有酚味，濃度高時引起魚類大量死亡，甚至絕跡。返回11/13/202329③油類污染物的來源及其危害：第一節(jié)水體環(huán)境概述返回1〕船舶造成的油污染目前石油總產量的60％經由海上運輸，盡管各國對石油船的洗艙水、壓艙水和其他含油廢水進行濃縮回收，但仍有可觀的油量由船舶帶入海中。油船因觸礁、碰撞、擱淺等意外事件對水體造成的污染那么更為嚴重。以石油為動力的船只。2〕工業(yè)造成的油污染沿河和沿海地區(qū)工業(yè)企業(yè)。3〕海底石油開采造成的油污染海底石油生產。海底油田的開發(fā)，特別是油井井噴把大量石油噴入海洋，造成十分嚴重的海洋污染。如1969年1月美國加利福尼亞的圣巴巴臘海底油田〔距岸10海里〕，因原油噴出壓力過大造成地層斷裂，每天約有100噸原油噴入海中，直至第二年每天仍有2噸左右原油流入海中。4〕大氣石油烴的沉降工廠、船舶、車輛所排入大氣的石油烴經沉降又回到地面，其中一局部進入各類水體。油膜覆蓋海面阻礙海水的蒸發(fā)，影響大氣和海洋的熱交換，改變海面的反射率和減少進入海洋表層的日光輻射，對局部地區(qū)的水文氣象條件可能產生一定的影響。大面積油膜的長期存在，將減少進入海水的氧的數量，從而降低海洋的自凈能力。海洋石油污染的最大危害是對海洋生物的影響。石油污染對幼魚和魚卵的危害很大。油膜和油塊能粘住大量魚卵和幼魚。在成魚的體表、嘴和鰓有粘性防油薄膜可以導致窒息死亡。海洋石油污染還能使魚蝦類產生石油臭味，降低食用價值。浮油會粘住海獸〔鯨、海豚除外〕體表〔體表均有毛〕而喪失其防水及保溫能力，如海獺、麝香鼠等就是如此。即使對鯨、海豚等體表無毛的海獸，油塊仍可堵塞其呼吸器官，阻礙其呼吸，嚴重者甚至窒息而死。底棲動物對石油也很敏感。軟體動物也可能遭到嚴重損害。返回11/13/202330第一節(jié)水體環(huán)境概述3.生物方面〔P75〕生物污染物：城市生活污水、醫(yī)院污水或污水處理廠排水排入地表水后，引起病源微生物污染。排放的污水中常包含有細菌、病毒、原生動物、寄生蠕蟲等。植物營養(yǎng)物來源及其危害11/13/2023313.植物營養(yǎng)物來源及其危害：第一節(jié)水體環(huán)境概述天然水中過量的植物營養(yǎng)物質主要來自農田施肥、農業(yè)廢棄物、城市生活污水與某些工業(yè)廢水。其中：農業(yè)廢棄物〔植物秸桿、牲畜糞便等〕是水體中氮化合物重要來源。

植物營養(yǎng)物過量產生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。返回4.放射性物質〔1〕天然放射性物質〔2〕人工放射性物質11/13/202332水體污染物－－幾種水體污染物對人的危害1、

汞：

口齒不清、視野縮小、聽覺失靈，神經錯亂，瘋狂、顫抖、痙攣、驚厥，全身弓彎。孕婦中毒，嬰兒癡呆2、

鎘：

腎、骨骼病變。身體縮短、骨骼嚴重畸形，全身疼痛〔稱“痛痛病〞、“骨痛病〞〕，以致死亡3、

砷：

人體新陳代謝失調，皮膚角質化，引起皮膚癌。導致嚴重殘廢，中毒死亡4、鉛：

貧血、神經錯亂，兒童智力下降5、

鉻：

皮膚潰瘍，致癌死亡6、

氰化物：

眼花、頭暈，心跳變慢、血壓下降，中毒死亡7、硫化物、磷化物：

嘔吐、腹痛、腹瀉，頭痛、頭暈，中毒死亡8、病

菌、病

毒：

世界上有80%的疾病與水體被寄生蟲、病毒、病菌污染有關。傷寒、霍亂、腸胃炎、痢疾和傳染性肝炎等9、惡

臭：

影響呼吸功能，精神煩躁、食欲不振，損壞中樞神經和大腦皮層的功能Tobecontinued…11/13/202333第二節(jié)污染物在水體中的擴散一、污染物在水體中的運動特征二、河流水體中污染物擴散的穩(wěn)態(tài)解三、河流水質模型下一節(jié)返回11/13/202334第二節(jié)污染物在水體中的擴散一、污染物在水體中的運動特征水體惡化過程，主要特征：水體污染的凈化過程：返回1.耗氧、DO下降過程2.水生生態(tài)平衡下降3.低毒變高毒過程4.低濃度向高濃度轉化過程1.污染物自我衰減過程，如放射性2.污染物被水體同化過程3.從復雜的有機物分解成簡單的有機物、無機物4.從溶解物到不溶物的過程5.從不穩(wěn)定的污染物到穩(wěn)定的污染物的過程6.高毒害轉化為低毒害、無毒害的過程7.復氧的過程11/13/202335第二節(jié)污染物在水體中的擴散污染物進入水體后，同時發(fā)生的兩個相互關聯(lián)的過程〔一〕推流遷移：只改變水流中污染物的位置，并不能降低污染物的濃度。〔二〕分散作用：分子擴散、湍流擴散和彌散。不降低污染物的濃度?！踩澄廴疚锏乃p和轉化：變換污染物空間位置，降低其初始濃度。返回11/13/202336第二節(jié)污染物在水體中的擴散二、河流水體中污染物擴散的穩(wěn)態(tài)解〔一〕一維模型：污染物只在x方向上存在污染物的濃度梯度。二維模型：均勻流場中某一點污染物的濃度。穩(wěn)態(tài)：在河流水體處于穩(wěn)定流動狀態(tài)、污染源連續(xù)穩(wěn)定排放的條件下，水中的污染物分布狀況也是穩(wěn)定的，在某一空間位置的濃度不隨時間變化。這種不隨時間變化的狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)條件下，排入河流水體中的污染物能夠與水介質互相溶合，具有相同的流體力學性質。

返回Tobentinued…11/13/202337第二節(jié)污染物在水體中的擴散〔一〕河流水體中污染物擴散的一維模型〔Ｐ〕：考慮到河流中污染物的推流遷移、分散作用、衰減和轉化等運動特征

在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略彌散作用書中例題說明，在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略縱向彌散系數的結果與考慮縱向彌散系數時某一點污染物的濃度十分接近。Tobentinued…11/13/202338第二節(jié)污染物在水體中的擴散二、河流水體中污染物擴散的穩(wěn)態(tài)解〔一〕一維模型：污染物只在x方向上存在污染物的濃度梯度。〔二〕二維模型：均勻流場中某一點污染物濃度c(x,y)。返回11/13/202339第二節(jié)污染物在水體中的擴散三、河流水質模型－－污染物進入河水主要有2種過程：〔一〕污染物和河水的混合：污染物從污水排放口到污染物在河流橫斷面上到達均勻分布，通常要經過豎向混合與橫向混合兩個階段，使污染物在整個斷面上到達均勻分布?！捕成锘瘜W分解：有機物被生物降解。耗氧作用：有機污染物分解作用耗氧和有機體呼吸作用耗氧。〔三〕曝氣作用〔或復氧作用〕：空氣氧溶于水的作用。河流中飽和溶解氧濃度是溫度、鹽度和大氣壓力的函數。氧垂曲線：溶解氧沿河流流程變化曲線稱為氧垂曲線。簡單河段水質模型〔S—P模型〕Tobentinued…11/13/202340第二節(jié)污染物在水體中的擴散〔四〕簡單河段水質模型〔S—P模型〕：簡單河段指的是只有一個排放口時的單一河段，排放口置于河段的起點〔x=0〕。S—P模型描述一維穩(wěn)態(tài)河流中BOD—DO變化規(guī)律的耦和模型。S—P模型可以計算最大允許排污量。根本假設：河流中的BOD的衰減和溶解氧的復氧都是一級反響，反響速度是定常的；河流中的耗氧是由BOD衰減引起的，而河流中的溶解氧來源那么是大氣復氧。Tobentinued…11/13/202341第二節(jié)污染物在水體中的擴散氧垂曲線：溶解氧〔DO〕沿河流流程變化曲線稱為氧垂曲線。本節(jié)結束下一節(jié)返回11/13/202342第二節(jié)污染物在水體中的擴散被污染河流中BOD和DO的變化曲線Tobecontinued…橫坐標表示河流的流向和距離〔流經距離以英里計，流經時間以日計〕縱坐標表示溶解氧和生化需氧量的濃度，單位是ppm。11/13/202343第二節(jié)污染物在水體中的擴散被污染河流中BOD和DO的變化曲線

Tobecontinued…將污水排入河流處定為基點0，向上游去的距離取負值，向下游去的距離取正值。由BOD曲線可以看出：在上游未受污染的區(qū)域，BOD很低，在0點有污水注入后，BOD急劇上升。由此向下，隨著分解作用的進行，BOD逐漸降低，慢慢恢復到污水注入前的水平。由溶解氧曲線可以看出：溶解氧與BOD有非常密切的關系。在污水未注入前，河水中溶解氧很高，污水注入后因分解作用耗氧，溶解氧從0點開始向下游逐漸減低，降至最低點以后又上升，最后恢復到近于污水注入前的狀態(tài)。11/13/202344第二節(jié)污染物在水體中的擴散河流被需氧污染物污染后水質的區(qū)段劃分根據BOD與溶解氧曲線，可以把該河劃分為污水注入前的清潔水區(qū)，注入后的水質惡化區(qū)、恢復區(qū)和恢復后的清潔水區(qū)。本節(jié)結束下一節(jié)返回11/13/202345

一、水體中耗氧有機物降解

二、水體富營養(yǎng)化過程三、重金屬在水體中遷移轉化

返回下一節(jié)第三節(jié)污染物在水體中的轉化污染物進入水體后發(fā)生各種反響，根據污染物的不同性質可產生不同的污染過程。有機物在水體中經微生物的生物化學作用可逐步降解無機化，從而消耗水中的溶解氧，一些難降解的人工合成有機物那么形成水體特殊污染問題；一些重金屬污染物在水體中可發(fā)生形態(tài)或狀態(tài)的遷移轉化。11/13/202346一、水體中耗氧有機物降解水體中耗氧有機物主要指動、植物殘體和生活污水及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質等易分解的有機物，它們在分解過程中要消耗水中的溶解氧，使水質惡化。在有O2時總是進行有氧氧化；在無氧時，依次發(fā)生反硝化、甲烷發(fā)酵、酸性發(fā)酵等。

返回第三節(jié)污染物在水體中的轉化Tobecontinued…11/13/202347二、水體富營養(yǎng)化過程〔一〕水體富營養(yǎng)化類型〔二〕植物營養(yǎng)物氮、磷在水體中的轉化〔三〕氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化〔四〕水體富營養(yǎng)化狀態(tài)判斷標準〔五〕水體富營養(yǎng)化營養(yǎng)物質負荷模型“營養(yǎng)化〞〔Eutropbication〕是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質含量過多導致藻類等水生生物的大量繁殖，使魚類生活的空間愈來愈少，是水體衰老的一種表現(xiàn)。

返回下一節(jié)第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202348〔一〕水體富營養(yǎng)化類型“營養(yǎng)化〞〔Eutropbication〕是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質含量過多所引起的水質污染現(xiàn)象?，F(xiàn)代湖沼學也把這一現(xiàn)象當作湖泊演化過程中逐漸衰亡的一種標志。由于水體中氮、磷營養(yǎng)物質的富集，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質惡化的現(xiàn)象。天然富營養(yǎng)化是湖泊水體生長、發(fā)育、老化、消亡整個生命史中必經的天然過程，這個過程極其漫長，常常需要以地質年代或世紀來描述其進程。

第三節(jié)污染物在水體中的轉化水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時主要表現(xiàn)為浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為“水華〞；在海洋那么稱為“赤潮〞。Tobecontinued…11/13/202349〔二〕植物營養(yǎng)物氮、磷在水體中的轉化植物營養(yǎng)的組成，各種營養(yǎng)成分之間的含量比例，單位時間的負荷量以及營養(yǎng)元素的限制性是決定湖泊水體營養(yǎng)貧富程度的根本因素。由于水體富營養(yǎng)化的過程是水體自養(yǎng)型生物〔主要是浮游植物〕在水體中形成優(yōu)勢的過程。所以目前的研究也著重于和這些生物生長需求有關的營養(yǎng)成分如磷、氮、二氧化碳、硅、鉀、鈉、鐵等，這里某些營養(yǎng)成分在水體中含量甚微，但又為浮游植物生長所必需，在水體中含量過低時，對生物的生長產生抑制作用。這種營養(yǎng)成分被稱為富營養(yǎng)化過程的限制性因素。其中磷和氮在水體富營養(yǎng)化的限制因素中起了重要作用。

返回第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202350〔三〕氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化植物生長取決于外界供給它所需要的養(yǎng)料中數量最少的那一種。在藻類分子量中所占的重要百分比中磷最小，氮次之。藻類的生產量主要取決于水體中磷的供給量。當水體中的磷供給充足時，藻類可以得到充分增殖；如果磷供給量受到限制，那么，藻類的生產量就將隨著受到限制。水體氮、磷濃度的比值與藻類增殖有著密切的關系。武漢東湖湖水中氮與磷濃度比值范圍為11.8∶1-15.5∶1，平均值為12∶1。杭州西湖湖水中氮與磷濃度比值平均為12∶1。

第三節(jié)污染物在水體中的轉化Tobecontinued…11/13/202351水體富營養(yǎng)化的后果及湖泊的衰亡富營養(yǎng)化使水體中有機物大量生長的結果，會引起水質污染、藻類、植物及水生物、魚類衰亡甚至絕跡。①促進細菌等異養(yǎng)生物繁殖，耗氧；②藻類只是在水體表層排出氧氣，在深層的水中耗氧；藻類的死亡殘體分解使深層變?yōu)閰捬醴纸?；③無機氮的富集，開始是使硝化細菌繁殖，大量消耗溶解氧，在缺氧狀態(tài)下又會轉為反硝化過程。

富營養(yǎng)化加速湖泊等水域的衰亡過程。

赤潮

返回第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202352富營養(yǎng)化加速湖泊等水域的衰亡過程

第三節(jié)污染物在水體中的轉化返回11/13/202353富營養(yǎng)化加速湖泊等水域的衰亡過程

第三節(jié)污染物在水體中的轉化返回11/13/202354〔四〕水體富營養(yǎng)化狀態(tài)判斷標準根據湖水營養(yǎng)物質濃度、藻類所含葉綠素a的量、湖水透明度以及溶解氧等項指標來劃分水質營養(yǎng)狀態(tài)，也常常以此作為判斷水質營養(yǎng)狀態(tài)的標準。

返回第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202355〔五〕水體富營養(yǎng)化營養(yǎng)物質負荷模型將磷作為湖泊的主要自變量，湖泊營養(yǎng)狀態(tài)作為該水體的因變量，在獲得湖泊水體一系列必要的數據的根底上，建立起磷與湖泊富營養(yǎng)化的相關模型。①沃倫威德爾模型：②吉柯奈爾-迪龍〔Kirchner－Dillon〕模型式：

第三節(jié)污染物在水體中的轉化把輸入湖泊的某一水質組分的總量、湖泊中該水質組分的濃度與湖泊的自然特征，如平均水深、水流停留時間等建立關系，求取營養(yǎng)物質的平衡濃度cP：Tobecontinued…11/13/202356三、重金屬在水體中的遷移轉化重金屬元素在水環(huán)境中的污染特征重金屬在水體中的遷移轉化美國海蝦海龜案重金屬元素是無機有毒物質，主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等毒性顯著的元素。

返回第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202357〔一〕重金屬元素在水環(huán)境中的污染特征重金屬元素在自然界的含量均低于0.1％。重金屬屬于過渡性元素，價態(tài)變化較多，配位絡合能力強。重金屬在水環(huán)境中的遷移轉化分為機械遷移、物理化學遷移和生物遷移三種根本類型。決定了重金屬在水環(huán)境中的存在形式、富集狀況和潛在危害程度。重金屬對生命體具有毒性效應。

第三節(jié)污染物在水體中的轉化11/13/202358〔二〕重金屬元素在水體中的遷移轉化重金屬化合物的沉淀-溶解作用；重金屬的氧化復原轉化；重金屬元素絡合作用；重金屬的膠體化學吸附遷移轉化；某些重金屬的甲基化作用：汞的環(huán)境污染問題所以特別為人們所重視，不僅是因為無機汞的毒性，而且還因為無機汞在水環(huán)境中，由于在微生物的作用下，可轉化為毒性更強的甲基汞。甲基汞脂溶性強，可以通過食物鏈在生物體內逐漸濃集，最后進入人體。

第三節(jié)污染物在水體中的轉化本節(jié)結束下一節(jié)返回11/13/202359第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理一、水體污染的防治和管理〔一〕制定水環(huán)境質量標準〔二〕水環(huán)境污染防治對策1．水質標準：2．工業(yè)廢水排放標準：

①減少耗水量②建立城市污水處理系統(tǒng)

③調整工業(yè)布局④加強水資源的規(guī)劃管理11/13/2023601、水環(huán)境質量標準①地面水環(huán)境質量標準〔GB3838—2002〕〔P119〕地面水的五大類型②海水質量標準〔GB3079—82〕③漁業(yè)水質標準〔GB11607—89〕④景觀娛樂用水水質標準〔GB12941—91〕⑤農田灌溉水質標準〔GB5084—92〕⑥地下水質量標準〔GB/T14848—93〕2、污水綜合排放標準：分綜合性排放標準和行業(yè)性排放標準兩類。①污水綜合排放標準〔GB8978—96〕②船舶污染物排放標準〔GB3552—83〕③造紙工業(yè)水污染物排放標準〔GB3544—92〕④鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準〔GB13456—92〕3、生活飲用水水質標準〔P123〕4、有關根底標準①水質詞匯〔GB6816—86〕〔GB11915—89〕②環(huán)境保護圖形標志排放口〔源〕〔GB15562.1—95〕11/13/202361第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理

地面水環(huán)境質量類別與功能

類別功能I類源頭水、國家自然保護區(qū)II類集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍貴魚類保護區(qū)、魚蝦產卵場等III類集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、一般魚類保護區(qū)及游泳區(qū)IV類一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)V類農業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域11/13/202362第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理

制定生活飲用水水質標準的主要原那么①衛(wèi)生上平安可靠②化學成分應對人體無害③使用時不致造成其他不良影響11/13/202363第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理加強水質管理，控制污染，節(jié)約用水等，是防治水體污染的重要措施?？刂扑w污染的根本途徑廢水處理技術概述污泥處理簡介對城市污水的再利用下一章返回11/13/202364第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理控制水體污染的根本途徑要控制和進一步消除水的污染，必須從控制廢水的排放入手，將“防〞、“治〞、“管〞三者結合起來。1．減少污染源排放的工業(yè)廢水量1〕改革生產工藝盡量不用水或少用水，盡量不用或少用易產生污染的原料、設備及生產工藝。2〕重復利用廢水盡量采用重復用水及循環(huán)用水系統(tǒng)，使廢水排放量減至最少。3〕回收有用產品2．妥善處理城市及工業(yè)廢水3．加強對水體及其污染源的監(jiān)測和管理返回11/13/202365第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理二、廢水處理技術概述廢水處理技術的類型常用的廢水生物處理方法廢水處理流程污泥處理簡介城市污水及城市污水各級處理流程的優(yōu)缺點對城市污水的再利用返回廢水處理：就是用各種方法將廢水中所合的污染物質別離出來，或將其轉化為無害物質，從而使廢水得到凈化。11/13/202366第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理〔一〕廢水處理技術的類型1.物理法2.化學法3.生物法返回利用物理作用使懸浮狀態(tài)的污染物質與廢水別離，在處理過程中污染物質的性質不發(fā)生變化。主要的物理法處理技術有：截留法、沉淀法、過濾法、氣浮法、離心別離法以及膜別離法等。利用某種化學反響使廢水中污染物質的性質或形態(tài)發(fā)生改變，而從水中除去的方法，其主要處理對象是水中溶解性污染物質或膠體物質。主要的化學法處理技術有：混凝法、中和法、氧化復原法、電解法、萃取法、吸附法以及離子交換法等。利用微生物的作用，使廢水中溶解狀及膠體狀有機物質得到氧化分解的方法，即為生物處理法。生物處理法具有投資少、效果好、運行費用低等優(yōu)點，在城市污水和工業(yè)廢水的處理中得到了最廣泛的應用。污水處理11/13/202367第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理3.常用的廢水生物處理方法活性污泥法：活性污泥是由大量繁殖的懸浮狀的微生物絮凝體組成的。生物膜法：微生物附著生長于某種載體的外表，形成一定厚度的生物膜并利用生物膜處理廢水的方法，即為生物膜法。生物膜主要由細菌、真菌和原生動物組成。生物〔氧化〕塘法：返回活性污泥法凈化廢水的過程，一般包括吸附、氧化和絮凝沉淀三個階段。將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的廢水中，經過一段時間，水中能繁殖大量好氣性微生物的活性污泥，它能吸附和分解廢水中的有機物，并以有機物為養(yǎng)料使微生物獲得能量并不斷增殖。離開曝氣池的廢水與活性污泥的混合液，在沉淀池中沉淀，活性污泥別離后的水即為得到凈化的水。凈化過程：將廢水連續(xù)通過固體填料，在填料上繁殖的大量微生物形成生物膜。生物膜能吸附及分解廢水中的有機物。從填料上脫落下來老死的生物膜隨廢水流入沉淀池中沉淀，使沉淀池的出水得到凈化。例如有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池等。廢水在池塘中長時間停留〔2—10天〕會被水中微生物逐漸分解而得到處理。11/13/202368武漢市湯汛湖污水處理廠--氧化溝工藝

11/13/