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1、第一节第一节 水体自净水体自净第二节第二节 河流的污染与自净河流的污染与自净 一、河流的水质特征 二、河流的污染及其特点 三、河流水体的自净机理 四、河流水体的自净规律 五、水环境容量第三节第三节 湖泊（水库）的污染与自净湖泊（水库）的污染与自净 一、湖泊（水库）水体的特征 二、湖泊的污染及其特点 三、湖泊（水库）的自净规律第四节第四节 海洋的污染与自净海洋的污染与自净 一、海洋水体的特征 二、海洋污染现状及特点 三、海洋污染的自净规律第一节第一节 水体自净水体自净 水污染水污染： 进入水体污染物水体本底值、自净能力进入水体污染物水体本底值、自净能力水体自净水体自净: :水体自行水体自行消纳污
2、染物，使自身质量保持洁净能力消纳污染物，使自身质量保持洁净能力 的过程的过程。 不同的水体有不同的自净能力。不同的水体有不同的自净能力。自净过程自净过程：物理过程物理过程（稀释、扩散、挥发、沉淀）；（稀释、扩散、挥发、沉淀）；化学物理过程化学物理过程（氧化还原、吸附凝聚、中和）；（氧化还原、吸附凝聚、中和）；生化过程生化过程（微生物对有机物分解代谢，不同生物群体相（微生物对有机物分解代谢，不同生物群体相互作用）。互作用）。 第二节第二节 河流的污染与自净河流的污染与自净水质特征水质特征：水量、水质随季节变化大，水体更新期短、更新快。水量、水质随季节变化大，水体更新期短、更新快。水流速高，与地表
3、物质接触时间短，水面蒸发面小，矿化度较低。水流速高，与地表物质接触时间短，水面蒸发面小，矿化度较低。污染性质污染性质：病原污染期病原污染期。工业不发达时，生活污水。工业不发达时，生活污水- -有机质、病原菌污染，流行有机质、病原菌污染，流行性传染病。性传染病。总体污染期总体污染期。生活污水工业废水。生活污水工业废水。新污染期新污染期。石油、化工、核工业，新污染物、毒物增多。石油、化工、核工业，新污染物、毒物增多。 我国河流长度有我国河流长度有70.6%70.6%被污染。被污染。 有机污染是一个不可忽视的因素。有机污染是一个不可忽视的因素。河流污染特点河流污染特点：污染易发生；易扩散自净恢复。污
4、染途径多，种类：污染易发生；易扩散自净恢复。污染途径多，种类繁杂，多是耗氧有机物。繁杂，多是耗氧有机物。自净机理自净机理： （1 1）物理净化）物理净化： 重力作用悬浮固体沉降。重力作用悬浮固体沉降。 水水流流输输运运推推流流、扩扩散散( (浓浓度度差差) )，使使污污染染物物由由高高浓浓度度低低浓浓度度迁迁移。移。（2 2）化学净化）化学净化（或物理化学）：（或物理化学）： 氧氧化化还还原原、酸酸碱碱中中和和、沉沉淀淀溶溶解解、分分解解化化合合、吸吸附附解解吸吸、凝聚胶溶。凝聚胶溶。（3 3）细菌自然死亡）细菌自然死亡： 环环境境变变化化使使寄寄生生细细菌菌逐逐渐渐死死亡亡，如如基基质质减减
5、少少、日日光光杀杀菌菌、水水温温及及pHpH不适、毒物存在、吞食细菌的原生动物存在。不适、毒物存在、吞食细菌的原生动物存在。 （4 4）生物净化：）生物净化： 微生物作用下，将有机污染物逐渐分解氧化，使其含量逐渐降低。微生物作用下，将有机污染物逐渐分解氧化，使其含量逐渐降低。生生物物降降解解在在微微生生物物作作用用下下，将将有有机机化化合合物物分分解解转转化化为为低低级级有有机机物物、简单无机物的过程。简单无机物的过程。 一般分为：一般分为： 好好氧氧降降解解：溶溶解解氧氧（O O2 2）存存在在，好好氧氧微微生生物物完完成成生生化化反反应应，产产物物是是稳稳定定无机物（无机物（COCO2 2
6、、H H2 2O O）。）。 厌厌氧氧降降解解：氧氧气气不不足足、无无氧氧气气，厌厌氧氧微微生生物物完完成成生生化化反反应应，产产物物不不完完全是稳定无机物（甲烷、乙酸等有机物，全是稳定无机物（甲烷、乙酸等有机物，NHNH3 3等氧化不彻底的无机物）。等氧化不彻底的无机物）。 兼性微生物：兼性微生物：两种条件下都能进行生化反应。两种条件下都能进行生化反应。 洁洁净净水水有有一一定定浓浓度度溶溶解解O2。有有机机物物污污染染后后，好好氧氧菌菌大大量量繁繁殖殖，将将有有机机物物分分解解为为无无机机物物（CO2、H2O、氨氨氮氮）再再硝硝化为亚硝酸盐和硝酸盐。化为亚硝酸盐和硝酸盐。若若氧氧消消耗耗速
7、速率率复复氧氧速速率率，水水中中O2，无无氧氧、缺缺氧氧。好好氧氧菌生长受抑制，厌氧菌大量繁殖，继续自净。菌生长受抑制，厌氧菌大量繁殖，继续自净。水水中中O2浓浓度度随随水水深深度度变变化化，表表层层高高，深深处处低低，直直至至厌厌氧氧状状态态。好好氧氧菌菌集集中中在在上上层层消消耗耗氧氧气气，阻阻止止补补充充O2向向下下层层的的传递，厌氧菌集中在底部。传递，厌氧菌集中在底部。天天然然河河流流，主主要要是是好好氧氧降降解解。消消耗耗的的O2，从从大大气气、水水生生植植物光合作用补充。物光合作用补充。河流的自净规律河流的自净规律（混合稀释模型、氧垂曲线模型）（混合稀释模型、氧垂曲线模型） 1 1
8、）混合稀释模型（物理净化）稀释）混合稀释模型（物理净化）稀释 由于推流与扩散作用导致稀释，但不能改变、去除污染物由于推流与扩散作用导致稀释，但不能改变、去除污染物。 （污染物质进入水体后，存存在在两两种种运运动动形形式式，一一是是由由于于水水流流的的推推动动而而产产生生的的沿沿着着水水流流前前进进方方向向的的运运动动，称称为为推推流流或或平平流流；另一是由于污染物质在水中浓度的差异而形成的污染物从高浓度处向低浓度处的迁移，这一运动被称为扩散。废水排入河流后，由于推流和扩散作用，逐渐与河水相混合，污染物的浓度逐渐降低。）推流推流 vQ1 (污染物的推流量，污染物的推流量，mg/(m2s) ) 扩
9、散扩散 c，kQ2(污染物的扩散量污染物的扩散量) 在没有达到完全混合的河道断面上，废水并不能与全部河水完全混合。在没有达到完全混合的河道断面上，废水并不能与全部河水完全混合。混混合合系系数数：参与混合稀释的河水流量与河水总流量之比，称为混合系数 稀释倍数稀释倍数N N： 参与混合的河水流量Q1与废水流量q之和与q的比值 计算计算断面污染物浓度断面污染物浓度式：式： (cl废水中污染物质的浓度，废水中污染物质的浓度，mg/L；c2废水排放前河水中该污染物质的浓度，废水排放前河水中该污染物质的浓度，mg/L)平缓河流平缓河流近似取近似取 （ L1废水排放口至计算断面的距离，废水排放口至计算断面的
10、距离，m； L废水排放口至完全混合断面的距离，废水排放口至完全混合断面的距离，m）经验经验：v较低时，较低时， 0.30.6； v0.20.3m/s时，时， 0.70.8； v较高时，较高时， 0.9； 排放管伸入水体，设置多个分散排放口时，排放管伸入水体，设置多个分散排放口时， 1。 2 2）氧垂曲线模型（生化净化）氧垂曲线模型（生化净化）耗氧耗氧：取决于有机物、氨氮，无机还原物数量。：取决于有机物、氨氮，无机还原物数量。复氧复氧：大气氧向水体扩散；大气氧向水体扩散； 水生植物光合作用的放氧。水生植物光合作用的放氧。仅考虑好氧菌生化降解反应，符合一级反应动力学。仅考虑好氧菌生化降解反应，符合
11、一级反应动力学。 耗氧速率耗氧速率： LBOD， k1一耗氧速率系数 定义：定义：亏氧量亏氧量（复氧速率复氧速率 正比于正比于 亏氧程度亏氧程度） Os、Ox饱和、实际溶解氧浓度。饱和、实际溶解氧浓度。 复氧速率：复氧速率： Ox,2复氧量，复氧量，k2一复氧系数一复氧系数 实际氧浓度实际氧浓度 可用亏氧表示可用亏氧表示积分得亏氧方程积分得亏氧方程 氧垂曲线氧垂曲线氧垂曲线氧垂曲线亏氧状态变化曲线亏氧状态变化曲线 耗氧：耗氧：t， LBOD 复氧：复氧：t， 复氧量复氧量O x,2两者变化速率不同。两者变化速率不同。 D曲线先曲线先， 经过临界亏氧点经过临界亏氧点 DcDmax， D曲线再曲线
12、再 有机污染量大，初亏D0也大，D在相当时间处于下降，亏氧段很长。严重时，出现无氧段（氧垂曲线中断），厌氧分解。亏氧方程亏氧方程 初亏初亏临界亏氧时间临界亏氧时间： 受受污污点点至至氧氧垂垂曲曲线线最最缺缺氧氧点（称为临界点）的流经时间。点（称为临界点）的流经时间。初始初始BODBOD浓度浓度 临界距离临界距离污染源至临界点距离：污染源至临界点距离： k1、k2与水质、河床特性、温度有关。与水质、河床特性、温度有关。20，正常河，正常河流，流，k10.3d1， k20.20.5 d-1。适用条件适用条件： 可生物降解污染物；可生物降解污染物； 河流断面变化不大，水生植物和硝化作用可忽略；河流断
13、面变化不大，水生植物和硝化作用可忽略； 废水与河水在污染源处已完全混合。废水与河水在污染源处已完全混合。3 3）细菌衰亡）细菌衰亡若污染物负荷自净能力：若污染物负荷自净能力： 生物净化使有机物减少，细菌缺食；生物净化使有机物减少，细菌缺食； 原生、浮游动物吞食细菌；原生、浮游动物吞食细菌； 日光杀菌、温度不利、日光杀菌、温度不利、pHpH值不适等。值不适等。 通常，生活污水通常，生活污水121224h24h流过的距离，细菌污染最严重。流过的距离，细菌污染最严重。若污染物负荷自净能力：若污染物负荷自净能力： 河段细菌污染严重，与有机污染的严重程度相应。河段细菌污染严重，与有机污染的严重程度相应。
14、第三节第三节 湖泊（水库）的污染与自净湖泊（水库）的污染与自净水体特征水体特征：水速低，容量及深度大，水质成分分布：水速低，容量及深度大，水质成分分布 不均匀，不易不均匀，不易混合，更新期长。混合，更新期长。 水生生物对湖水氧平衡、富营养化污染影响水生生物对湖水氧平衡、富营养化污染影响较大。较大。生物分层生物分层：水深不同水深不同阳光辐射、溶氧浓度不同阳光辐射、溶氧浓度不同 透光层透光层。阳光可以穿透，深处为藻类。阳光可以穿透，深处为藻类。 沿岸层沿岸层。有根植物生长的浅水沿岸区。有根植物生长的浅水沿岸区。 湖底层湖底层。沉积死亡生物，存在细菌。沉积死亡生物，存在细菌 。污染来源污染来源：受污
15、河水、废水、降雨径流将土壤污染排入。受污河水、废水、降雨径流将土壤污染排入。 污污染染物物种种类类多多，污污染染负负荷荷比比较较集集中中，可可能能会会引引起起局局部部严严重污染。重污染。富富营营养养化化N、P等等植植物物营营养养物物（氨氨氮氮、硝硝酸酸盐盐氮氮、磷磷酸酸盐盐）的的浓浓度度超超过过一一定定数数值值，藻藻类类快快速速生生长长，死死亡亡后后为为微微生生物物提提供供充充足足养养料料，大大量量繁繁殖殖，快快速速耗耗氧氧。导导致致需需氧氧生生物物大大量量死死亡亡，只只有有表表层层藻藻类类，则则进进一一步步限限制制阳阳光光的的入入射射深深度度，氧氧气气补补充充速速度度，最最终终藻藻类类也也由
16、由于于缺缺氧氧大大量量死亡，形成死亡，形成“赤潮赤潮”。 标标志志湖湖泊泊进进入入老老化化阶阶段段湖湖底底升升高高，变变成成沼沼泽泽，最最后后变变为为陆陆地地，湖泊消亡。湖泊消亡。特特点点：水水流流混混合合、大大气气复复氧氧作作用用较较弱弱，自自净净恢恢复复速速度度慢慢，污污染染期期较较长长，治理困难。治理困难。 （水体大、水速慢、湖水分层而使垂直混合差）（水体大、水速慢、湖水分层而使垂直混合差）自净规律自净规律自净规律自净规律1 1）完全混合扩散模式）完全混合扩散模式 （持久性污染物）（持久性污染物）小型湖泊小型湖泊：用质量平衡，：用质量平衡， 湖泊内：总污染物浓度的变化（河流带入直接排入）
17、排出湖泊湖泊内：总污染物浓度的变化（河流带入直接排入）排出湖泊 t0，c0ch（现状浓度）（现状浓度）t，c（W0cpQp）/Qh（最终平衡浓度）（最终平衡浓度）大湖泊大湖泊：湖水稳定，形成相当厚环岸污水场。湖水稳定，形成相当厚环岸污水场。水深水深温度温度分层分层影响充分混合。影响充分混合。对不同的混合扩散状况，要选用相应的计算模式。对不同的混合扩散状况，要选用相应的计算模式。2 2）混合衰减模型）混合衰减模型（非持久性污染物）（非持久性污染物）小型湖泊：混合稀释自净衰减。小型湖泊：混合稀释自净衰减。 k k1 1自净系数自净系数 第四节第四节 海洋的污染与自净海洋的污染与自净 水体特征水体特
18、征： 溶质径流的最终归宿；溶质径流的最终归宿；蒸发浓缩，矿化度高，盐分蒸发浓缩，矿化度高，盐分35g/L；生态系统稳定性很高。生态系统稳定性很高。污染来源污染来源： 河川入大海；河川入大海； 大气降雨；大气降雨； 直接排放。直接排放。特点特点： 污染源广。各种污染物最终入海洋。污染源广。各种污染物最终入海洋。 持持续续性性强强。不不易易分分解解物物长长期期蓄蓄积积，越越积积越越多多。DDT，1050年年，分解分解50%。 扩扩散散范范围围大大。通通过过潮潮流流、海海流流、涡涡流流，带带到到远远海海。南南极极企企鹅鹅中中检检验出验出DDT。 控制复杂。上述三个特点决定了海洋污染控制的复杂性。控制
19、复杂。上述三个特点决定了海洋污染控制的复杂性。 海洋的自净规律海洋的自净规律( (通过河口、近海、海湾实现自净通过河口、近海、海湾实现自净) ) （1 1）河口排污自净）河口排污自净 河河海海汇汇集集处处：河河流流淡淡水水，海海水水含含盐盐量量高高，湍湍动动较较为为强强烈烈。两两种种水体产生复杂的水流分层，入海河段有相当可观的横向混合。水体产生复杂的水流分层，入海河段有相当可观的横向混合。流速、流向、水深、盐度、地质、水文、气象、生物、底质各异。流速、流向、水深、盐度、地质、水文、气象、生物、底质各异。自净规律十分复杂自净规律十分复杂。收集资料对特定河口建立水质自净模式。收集资料对特定河口建立
20、水质自净模式。 （2 2）近海排）近海排污污自自净净 废水向深海或近海的排放是废水向深海或近海的排放是通过浸没式排放管的上升扩散洞流入海洋通过浸没式排放管的上升扩散洞流入海洋，其净化作用如下：，其净化作用如下：起始稀释起始稀释（主要）（主要） 废水动量、浮力废水动量、浮力所造成与周围海水的混合稀释。所造成与周围海水的混合稀释。海海水水不不分分层层时时，若若海海废废：海海面面有有最最大大程程度度稀释稀释表面场表面场海海水水分分层层时时：海海面面温温度度高高，若若海海面面废废，上上升升不不到到海海面面，在在海海废废处处 具具有有最最大大稀稀释释 浸场浸场。扩散稀释扩散稀释 废废水水场场在在海海流流
21、作作用用下下移移动动，其其外外沿沿与与海海水水紊紊流、推流混合，形成羽状废水场。流、推流混合，形成羽状废水场。 有机物降解及微生物衰减死亡有机物降解及微生物衰减死亡 有有机机物物在在化化学学、生生化化、絮絮凝凝沉沉降降作作用用下下降降解解。微微生生物物衰衰减减死死亡亡。大大肠肠杆杆菌菌量量降降低低90%需需要要26小时。小时。 （3 3）海湾水体自）海湾水体自净净 通通过过海海水水的的潮潮汐汐作作用用（涨涨、落）落）实现实现稀稀释释。涨涨潮潮：外外海海水水拥拥入入，混混合合，污污染染物物浓浓度度，最最高高潮潮位位时浓时浓度最低。度最低。退退潮潮：湾湾内内海海水水向向外外迁迁移移，部分部分污污染物流入外海。染物流入外海。 周周而而复复始始，将将污污染染物物搬搬运出海运出海。 23 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！
