第9章水體環(huán)境

第9章水體環(huán)境第一節(jié)水體環(huán)境概述第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理第一節(jié)水體環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)組成與分布水圈13.6億km3海洋97%淡水3%冰川、雪山77.2%地下水、土壤水22.4%江、河、湖、泊0.4%易于利用的淡水占全部淡水的20%左右，直接可利用的淡水僅占0.3%第一節(jié)水體環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)組成與分布北半球南半球海洋陸地60.7%39.3%80.9%19.1%東半球西半球62%38%80%20%南半球＞北半球西半球＞東半球第一節(jié)水體環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)水資源的特點(diǎn)維護(hù)生態(tài)平衡和環(huán)境的基本要素利用的廣泛性和不可代替性經(jīng)濟(jì)上的兩重性補(bǔ)給上的循環(huán)性時(shí)空分配上的可變性第一節(jié)水體環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)我國水資源的特點(diǎn)水資源總量多，人均占有量少地區(qū)分配不均，水土資源不平衡年內(nèi)季節(jié)分配不均，年際變化很大部分河流含沙量大第一節(jié)水體環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)天然水循環(huán)自然界的水分循環(huán)100%91.7%8.3%100%66%34%8.3%=34%=37000km3/a第一節(jié)水體環(huán)境概述二、天然水的組成天然水不同于純水天然水的組成物質(zhì)取決于形成環(huán)境與水接觸的物質(zhì)的成分和溶解度物理化學(xué)作用進(jìn)行的條件第一節(jié)水體環(huán)境概述二、天然水的組成天然水中的7種物理化學(xué)作用固體物質(zhì)的溶解和沉淀酸堿反應(yīng)水化學(xué)平衡體系中離子成分與氣相間的平衡氧化還原作用固體物質(zhì)與水中離子成分之間的交換反應(yīng)有機(jī)物的礦化作用生物化學(xué)作用第一節(jié)水體環(huán)境概述二、天然水的組成天然水化學(xué)成分主要離子主要陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-主要陽離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+溶解氣體N261%，O234%，CO2，H2S第一節(jié)水體環(huán)境概述二、天然水的組成天然水化學(xué)成分膠體無機(jī)、有機(jī)微量元素Br、F、I、Fe、Cu、Ni、Ti、Pb、Zn、Mn、V、Ba生源物質(zhì)NH4+、、HPO42-、H2PO4-懸浮固體硅、鋁酸鹽顆粒、砂粒、粘土第一節(jié)水體環(huán)境概述二、天然水的組成不同類型天然水水質(zhì)大氣降水水源為海洋和陸地蒸發(fā)的水蒸氣，水質(zhì)組成很大程度取決于地區(qū)條件。靠近海岸處的降水含海水飛沫，內(nèi)陸降水中含灰塵，城市和工業(yè)區(qū)降水含工業(yè)粉塵。大氣降水含鹽量一般為30～50mg/L，近海地區(qū)以Na+、Cl－為主，內(nèi)陸以Ca2+、HCO3－為主。第一節(jié)水體環(huán)境概述不同類型天然水水質(zhì)河水

在集水面積內(nèi)流動(dòng)時(shí)，因侵蝕巖石，巖石成分會(huì)進(jìn)入河流；各支流匯入干流時(shí)，支流成分進(jìn)入干流；流域地區(qū)的氣象條件會(huì)影響河水水質(zhì)，如蒸發(fā)量對(duì)離子濃度的影響；河水受生物活動(dòng)影響，如人為排放污染物。河水含鹽量略高于大氣降水，約100～200mg/L，主要離子Ca2+＞Na+

，HCO3－＞SO42-＞Cl－。第一節(jié)水體環(huán)境概述不同類型天然水水質(zhì)湖泊

由河流及地下水補(bǔ)給，組成成分與氣候、生物、地質(zhì)有關(guān)淡水湖：Ca2+＞Na+

，HCO3－＞SO42-＞Cl－咸水湖：Cl－＞HCO3－

地下水SS少、有機(jī)物和細(xì)菌含量極少，硬度、礦化度大主要離子：Fe2+、Mn2+、NO3－、NO2－等第一節(jié)水體環(huán)境概述三、水體及水體污染水體概念：以相對(duì)穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域，包括江河、湖泊、水庫、沼澤、冰川和海洋等。水體是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，除水之外還包括懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、水生生物及底泥等。第一節(jié)水體環(huán)境概述三、水體及水體污染水體分類按類型按區(qū)域海洋水體：海、洋陸地水體：河流、湖泊、沼澤、地下水洞庭湖東昌湖第一節(jié)水體環(huán)境概述三、水體及水體污染水體污染概念：當(dāng)污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等天然水體，其含量超過水體的自然凈化能力，使水體的水質(zhì)和底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低水體的使用價(jià)值和功能的現(xiàn)象。第一節(jié)水體環(huán)境概述四、水體污染源和污染物（一）水體污染源概念：向水體排放污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。主要的水體污染源自然污染源人為污染源按人類活動(dòng)方式：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污染源按排放污染物空間分布方式:

點(diǎn)源和非點(diǎn)源工業(yè)廢水工業(yè)廢水是造成水體污染的主要來源，包括廢水（工業(yè)冷卻水）、污水（與產(chǎn)品直接接觸受污染的排水）、廢液（在生產(chǎn)工藝中流出的廢液）。工業(yè)廢水源自各行業(yè)，種類繁多，污染情況復(fù)雜。P69工業(yè)廢水特點(diǎn)SS含量高，100－3000mg/L左右需氧量高，COD可達(dá)400－1000mg/L，BOD可達(dá)200－5000mg/L酸堿度變化大，pH在2－13之間溫度高達(dá)40℃以上可造成熱污染易燃，含低沸點(diǎn)的揮發(fā)性液體，易釀成水面火災(zāi)含多種多樣有毒有害成分：酚、氰、油、農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、染料、重金屬(Hg、Cr、Cd、As等)，放射性等農(nóng)業(yè)污染源：污水面廣、分散、難收集、難治理。有機(jī)質(zhì)、植物營養(yǎng)素、病原微生物、懸浮物及雜質(zhì)含量高含較高的化肥、農(nóng)藥過量施用農(nóng)藥污染水體過量施用化肥污染水體生活污水生活污水是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水的混合液，包括廚房、洗滌室、浴室、廁所排放的廢水。生活污水不同于城市污水。城市污水指排入城市污水管網(wǎng)的各種污水的總和，有生活污水、一定量的各種工業(yè)廢水、地面的降雪、融雪水及垃圾、廢物、污泥等。生活污水特點(diǎn)SS、需氧量低于工業(yè)廢水；水質(zhì)成分有日變化規(guī)律，含N、P高；有機(jī)物質(zhì)主要有纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、尿素等；含多種微生物，每毫升污水中可含幾百萬個(gè)細(xì)菌，病原菌也多；產(chǎn)生惡質(zhì)、腐臭和陰溝臭；不能直接農(nóng)灌。過量使用洗滌劑過量使用洗衣粉把剩飯倒入下水道河邊洗車生活垃圾堆于河邊農(nóng)業(yè)退水農(nóng)業(yè)退水來源有：農(nóng)藥、化肥進(jìn)入土壤，隨徑流和滲流帶入水體；農(nóng)藥、化肥進(jìn)入大氣，隨降水進(jìn)入水體；牧場、養(yǎng)殖場有機(jī)廢物排入水體。第一節(jié)水體環(huán)境概述四、水體污染源和污染物（二）水體污染物概念：造成水體質(zhì)量惡化或引起水體污染的各種物質(zhì)和能量。物理方面化學(xué)方面生物方面第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物物理方面顏色真色：去除懸浮雜質(zhì)，由膠體溶解物造成的顏色表色：包括懸浮雜質(zhì)，水體顯示的顏色例：印染廢水濁度水中懸浮物和膠體物質(zhì)對(duì)光線透過時(shí)的阻礙程度。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物物理方面溫度地表水溫度隨季節(jié)發(fā)生變化河水月平均水溫＜月平均氣溫；水中各部位溫差不大；湖泊夏季水深越深，溫度越低，冬季下層溫度＞上層水溫，春秋兩季，湖泊上下層發(fā)生循環(huán)，處于同溫狀態(tài)。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物物理方面懸浮固體主要來源于各種廢水中的膠體或細(xì)小懸浮固體。影響水體的透明度，降低藻類光合作用，限制水生生物正常運(yùn)動(dòng)。放射性天然鈾礦的開采和選礦、精煉廠的廢水中含放射性雜質(zhì)鈾。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物物理方面溶解氧一般魚類生活所需的氧量視魚種、發(fā)育階段、活動(dòng)強(qiáng)度和水溫等因素而定。如暖水魚群每天至少有16小時(shí)生活在DO＞5PPM和8小時(shí)生活在DO＞3PPM的水中。一天之內(nèi)DO的含量不相同，主要受到各種因素的影響，如光合作用、呼吸、再充氣過程和有機(jī)廢物的氧化作用。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面無機(jī)無毒物質(zhì)主要指排入水體中的酸、堿及一般無機(jī)鹽類來源：酸性廢水堿性廢水無機(jī)鹽類廢水礦山排水：美國水體中70%的酸來自于此冶金和金屬加工酸洗廢水：日本工業(yè)每天用硫酸兩萬噸，一半用于酸洗堿法造紙、人造纖維、制堿、制革業(yè)酸、堿廢水中和酸堿廢水與地表物質(zhì)反應(yīng)第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面無機(jī)無毒物質(zhì)主要指排入水體中的酸、堿及一般無機(jī)鹽類來源：危害：破壞水體的自然緩沖作用；抑制或消滅細(xì)菌及微生物的生長；妨礙水體自凈功能；腐蝕管道和船舶。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面無機(jī)有毒物質(zhì)主要指重金屬、氰化物和氟化物重金屬五毒：汞、鎘、鉛、鉻、砷無機(jī)汞：易沉積于底層沉積物中，在微生物作用下轉(zhuǎn)為有機(jī)汞。有機(jī)汞：脂溶性強(qiáng)，易進(jìn)入生物組織，并有很高的蓄積作用。汞第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物重金屬五毒：汞、鎘、鉛、鉻、砷汞鎘：蓄積性強(qiáng)，進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)不易排出鉛：影響智力發(fā)育，有色素沉淀鉻：+2、+3、+6價(jià)三致作用砷：砒霜As2O3

致癌由表皮角化發(fā)展成皮膚潰爛，最終導(dǎo)致皮膚癌電鍍照明燈，超標(biāo)一萬倍第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物重金屬污染特點(diǎn)在天然水體中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)。一般1－10mg/l，汞鎘0.001－0.01mg/l重金屬進(jìn)入食物鏈中，通過食物鏈的生物放大作用，在生物體體內(nèi)富集。富山事件1931年-1972年，歷時(shí)40多年，潛伏期長達(dá)30年?？赊D(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物：無機(jī)汞→甲基汞第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面無機(jī)有毒物質(zhì)氰化物來源：化學(xué)、電鍍、煤氣、煉焦工業(yè)危害：毒性極強(qiáng)，人誤服0.2克左右的氰化鉀或氰化鈉，立即死亡；水中CN－含量0.3-0.5mg/l，魚類死亡；0.3mg/l，微生物死亡；0.1mg/l，蟲類死亡。水體對(duì)氰化物的自凈能力強(qiáng)，主要靠揮發(fā)和氧化分解兩種途徑完成。揮發(fā)：氧化分解90%10%第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面無機(jī)有毒物質(zhì)氟化物來源：電鍍加工企業(yè)危害：F離子濃度＞1mg/l時(shí)，出現(xiàn)氟危害，如牙齒出現(xiàn)氟斑、骨骼變形、腎臟損害。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)無毒物質(zhì)（有機(jī)耗氧物質(zhì)）進(jìn)入水體后，通過微生物作用分解為CO2、H2O，分解過程中需消耗DO，在缺氧條件下，發(fā)生腐敗分解、惡化水質(zhì)。常用指標(biāo)有4種：COD、BOD、TOC和TOD。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)無毒物質(zhì)（有機(jī)耗氧物質(zhì)）化學(xué)需氧量(COD,ChemicalOxygenDemand)定義：指用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所需的氧量(mg/L)。CODCr（重鉻酸鉀）、CODMn（高錳酸鉀）生化需氧量(BOD,Bio-ChemicalOxygenDemand)定義：指在好氣條件下，微生物分解水中有機(jī)物質(zhì)的生物化學(xué)過程中所需溶解氧的量，是反映水體中有機(jī)污染程度的綜合指標(biāo)之一。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)無毒物質(zhì)（有機(jī)耗氧物質(zhì)）生化需氧量(BOD,Bio-ChemicalOxygenDemand)BOD5，室溫條件下，培養(yǎng)5天的生化需氧量，即五日生化需氧量。COD＞BOD5，一方面因?yàn)锽OD5生物氧化不徹底，徹底氧化需20天，導(dǎo)致BOD5＜實(shí)際量；另一方面COD氧化劑將其它低價(jià)無機(jī)物氧化，導(dǎo)致COD＞實(shí)際量。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)無毒物質(zhì)（有機(jī)耗氧物質(zhì)）總有機(jī)碳量(TOC,TotalOxygenCarbon)定義：水中溶解性和懸浮性有機(jī)物中存在的全部碳量。總需氧量(TOD,TotalOxygenDemand)定義：水中有機(jī)物全部被氧化所需的氧量。TOD＞TOC：有機(jī)物不但含C，還有S、H、N等也可被氧化。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)有毒物質(zhì)酚類化合物來源：冶金、煤氣、煉焦、石油化工、塑料等工業(yè)含酚廢水的濃度、成分差別較大高濃度低濃度揮發(fā)酚：2300-3000mg/l不揮發(fā)酚:700-2000mg/l揮發(fā)酚：40-60mg/l不揮發(fā)酚:10-20mg/l第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)有毒物質(zhì)酚類化合物危害：使蛋白質(zhì)凝固，損傷神經(jīng)系統(tǒng)水體中酚濃度為0.1－0.2mg/l，魚肉帶有異味，影響食用飲用水中揮發(fā)酚濃度不應(yīng)超過0.001mg/l第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)有毒物質(zhì)有機(jī)農(nóng)藥有機(jī)氯類：半衰期長、毒性高如DDT有機(jī)磷類：半衰期短、毒性高如對(duì)硫磷有機(jī)硫類：毒性低危害：通過食物鏈對(duì)神經(jīng)產(chǎn)生影響，并有致癌作用，并可誘發(fā)突變。第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物化學(xué)方面有機(jī)有毒物質(zhì)聚氯聯(lián)苯來源：電器絕緣材料、塑料增塑劑危害：不易降解、進(jìn)入生物體內(nèi)后相當(dāng)穩(wěn)定，不易排泄，易聚積在脂肪組織、肝、腦中，引起皮膚和肝臟損害多環(huán)芳烴類來源：石油、煤、木材、可燃?xì)怏w的不完全燃燒危害：致癌、致突變第一節(jié)水體環(huán)境概述（二）水體污染物生物方面來源：生活污水、醫(yī)院污水、屠宰加工制革工業(yè)廢水危害：傳染疾病反映水體受生物性污染的過程及飲用水的衛(wèi)生安全程度的指標(biāo)包括：細(xì)菌總數(shù)：100個(gè)/ML(飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))大腸菌群：3個(gè)/L(飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))2000個(gè)/L(地面水標(biāo)準(zhǔn)中Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn))幾種簡單的水體污染現(xiàn)象熱污染天然水體接受“熱流出物”而使水溫升高的現(xiàn)象叫熱污染?；鹆Πl(fā)電廠、核電站的冷卻水、煉鋼、煉油產(chǎn)生的冷卻水是主要來源。影響：降低了水中溶解氧的含量。水溫升高后，水體生化反應(yīng)速度加快，可使某些化合物的毒性提高。破壞了水生生態(tài)平衡，加速細(xì)菌繁殖，限制魚類繁殖，使魚死亡等(助長水草)。

熱污染使魚死亡熱污染幾種簡單的水體污染現(xiàn)象熱污染防治對(duì)策改進(jìn)熱能利用技術(shù)，提高熱能利用率利用溫排水冷卻技術(shù)減少溫排水廢熱的綜合利用利用廢熱鍋爐對(duì)冷水，用于供暖或淋浴等途徑加以利用。還可通過利用電站溫?zé)崴M(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，（如國內(nèi)外巳試驗(yàn)成功用電站溫排水養(yǎng)殖非洲魚）利用溫?zé)崴{(diào)節(jié)港口水域的水溫，防止港口凍結(jié)等途徑加以利用。幾種簡單的水體污染現(xiàn)象石油污染水體污染的重要類型之一。特別對(duì)地下水及在河口，近海水域更為突出。來源：石油污染來源主要是工業(yè)排放、石油運(yùn)輸船清洗船艙、機(jī)件，意外事故時(shí)油的溢出，海上采油、陸上采油等造成的。石油開采石油運(yùn)輸幾種簡單的水體污染現(xiàn)象石油污染危害：嚴(yán)重危害水生生物，影響活力、使魚窒息、體內(nèi)積累產(chǎn)生臭味，降低食用價(jià)值等。組成成分中有稠環(huán)芳烴等，多為致癌物質(zhì)，如苯并比，苯并恩芘等。油膜厚10-4cm就會(huì)阻礙水的蒸發(fā)和氧進(jìn)入，每毫升油可復(fù)蓋水面12m2。引起海面火災(zāi)，危及船舶、橋梁。破壞優(yōu)美的海濱風(fēng)景，降低療養(yǎng)、旅游地功能。破壞地下水資源，使地下水水質(zhì)惡化。石油污染使水鳥舉步唯艱救命呀！水體自凈廢水排入水體會(huì)造成嚴(yán)重的危害、但從另一方面看，水體也有一定的自身凈化廢水中污染物質(zhì)的能力。水體受到廢水污染后，逐漸從不潔變清的過程，稱為水體自凈。

水體自凈主要包括以下過程：稀釋→沉淀→分解氧化→病源體的死亡第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解三、河流水質(zhì)模型第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征自凈作用依靠：推流遷移、分散作用和污染物的衰減與轉(zhuǎn)化推流遷移：污染物在水流作用下產(chǎn)生的遷移作用，改變水流中污染物的位置，但不降低污染物的濃度。第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：分子擴(kuò)散湍流擴(kuò)散彌散第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：分子擴(kuò)散：存在濃度梯度可以用費(fèi)克第一定律描述。I1——質(zhì)量通量；Em——分子擴(kuò)散系數(shù)；C——分子擴(kuò)散所傳遞物質(zhì)的濃度。第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：湍流擴(kuò)散：假設(shè)把污染物的水體看作連續(xù)的脈動(dòng)過程，而非粒子隨機(jī)脈動(dòng)產(chǎn)生分散的現(xiàn)象。脈動(dòng)方向大小隨機(jī)變化，取研究而非C。第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：彌散：yxu1u2第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：彌散：河流橫斷面上濃度分布并不均勻，一瞬間同一橫斷面上的兩個(gè)流體單元，以不同流速行進(jìn)，必產(chǎn)生分離，引起污染物分散，即彌散。流速分布不均是由河底和河岸阻力引起的。第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：彌散：xyt1=0t2=tt時(shí)間后，分布圖第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)特征分散作用：衰減與轉(zhuǎn)化：不是由河流引起，而是由污染物自身原因引起的。進(jìn)入水環(huán)境的污染物有兩種類型：保守物質(zhì)、非保守物質(zhì)非保守物質(zhì)進(jìn)行衰減，其過程基本上符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，即河流的推流遷移、分散及衰減過程示意圖x0aAx1x0aAx1x0aAx1(1)

推流遷移(2)推流遷移+分散(3)推流遷移+分散+衰減A=aA=aA>ax1=x0x1>x0x1<x0第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解坐標(biāo)系：水流方向X，河寬方向Y，水深方向Z零維模型將整個(gè)環(huán)境單元看作處于完全均勻的混合狀態(tài)，不存在空間環(huán)境質(zhì)量上的差異。根據(jù)質(zhì)量守衡可寫出其平衡方程，即零維模型。第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解零維模型連續(xù)流完全混合反應(yīng)器Q,C0Q,CSV,CS---通過其他途徑進(jìn)入和反應(yīng)器的污染物量K---衰減速度常數(shù)第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解一維模型輸入輸出衰減變化量第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解一維模型二維模型三維模型第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解一維模型求解：瞬間濃度變化不計(jì)，則模型左側(cè)=0；給定條件，X=0，C=C0，不考慮彌散作用，求解得：C0為均勻混合斷面的濃度K---每秒衰減率實(shí)際中多用每天作單位第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解一維模型C0求解：均勻混合斷面:污染物水體后，經(jīng)某時(shí)段后，斷面上任一點(diǎn)濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5%時(shí)，即達(dá)到均勻混合階段。混合階段均勻斷面Cp---污染物濃度,mg/lQp---廢水排放量，m3/s例題某擬建項(xiàng)目排污口對(duì)岸現(xiàn)有一個(gè)污水排放量為3.6萬噸/天的排污口，COD排放濃度為100mg/L。河流上游枯水期涉及流量為10m3/d，ＣＯＤ背景濃度１５ｍｇ／Ｌ。該項(xiàng)目涉及污水量為１０.０萬ｔ／ｄ，ＣＯＤ排放濃度為５０ｍｇ／Ｌ。則采用一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型計(jì)算得到的排放斷面ＣＯＤ起始濃度為（）。Ａ２１.５６ｍｇ／ＬＢ２４.９５ｍｇ／ＬＣ４２.８０ｍｇ／ＬＤ５５.００ｍｇ／Ｌ

第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散三、河流水質(zhì)模型BODDO第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散三、河流水質(zhì)模型S-P模型BOD生物化學(xué)分解遵循一級(jí)反應(yīng)式，即：大氣復(fù)氧與氧虧量成正相關(guān)，KaD；假設(shè)一維穩(wěn)態(tài)河流中溶解氧的變化是由BOD的衰減和溶解氧的復(fù)氧過程決定，即：第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散三、河流水質(zhì)模型S-P模型第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散三、河流水質(zhì)模型S-P模型求解溶解氧第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散三、河流水質(zhì)模型S-P模型氧垂曲線臨界點(diǎn)oxygensagcurvecriticalpoint第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化一、耗氧有機(jī)物降解二、水體富營養(yǎng)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化一、耗氧有機(jī)物降解水解反應(yīng)

復(fù)雜有機(jī)物分子

氧化反應(yīng)有氧時(shí)，在好氧微生物作用下轉(zhuǎn)化，進(jìn)程快，產(chǎn)物為二氧化碳和水等穩(wěn)定物；無氧時(shí)，在厭氧微生物作用下轉(zhuǎn)化，進(jìn)程慢，且分兩個(gè)階段進(jìn)行。水解酶簡單化合物產(chǎn)酸酶脂肪酸、醇甲烷菌復(fù)雜有機(jī)物二氧化碳、水、甲烷、硫化氫第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化一、耗氧有機(jī)物降解含碳化合物的氧化分解過程優(yōu)先于含氮化合物含碳化合物：首先，細(xì)胞外發(fā)生水解反應(yīng)，復(fù)雜化合物分解成簡單化合物；然后，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生氧化分解，最終分解成簡單的穩(wěn)定物。含氮化合物：在含碳化合物將水中有機(jī)物分解，濃度降低后，發(fā)生硝化作用。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化定義：水中N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體DO下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化類型：天然富營養(yǎng)化湖泊演變的自然過程中，湖泊形成的幼年時(shí)期，均處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的變化，逐漸使湖水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度增加，其來源：為天然因素。包括：天然降水地表土壤的侵蝕、淋溶浮游動(dòng)植物生長、死亡、分解、釋放。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化類型：人為富營養(yǎng)化由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊水體，加速了湖泊演化的過程，其來源：城市生活污水帶來大量N、P；含磷洗滌劑農(nóng)村施用的化肥、牲畜糞便，經(jīng)面源污染而進(jìn)入。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化類型：天然富營養(yǎng)化與人為富營養(yǎng)化的比較共同點(diǎn)：都是由于水體中N、P富集，引起水體DO下降、水質(zhì)惡化；不同點(diǎn)：天然富營養(yǎng)化是湖泊水體生長、發(fā)育、老化、消亡整個(gè)生命史中必須過程，經(jīng)歷時(shí)間漫長，需以地質(zhì)年代或世紀(jì)來描述；人為富營養(yǎng)化因人類排放含有N、P的工農(nóng)業(yè)生活污水所致，演化速度極快，短時(shí)間內(nèi)可使湖泊由貧變富。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化水體富營養(yǎng)化與N、P污染水生植物生長的新陳代謝過程中，需要陽光進(jìn)行光合作用，將N、P等所需的養(yǎng)料攝入體內(nèi)，合成細(xì)胞內(nèi)新的有機(jī)物質(zhì)，從而污水處理植物得到不斷增殖。植物生長取決于外界供給它所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的那一種，因此，藻類的生產(chǎn)量主要取決于水中P的供應(yīng)量。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化特征浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。水體中藻類的種類減少，個(gè)體迅速增加;因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)、紅、棕、乳白等顏色，海水中出現(xiàn)叫“赤潮”、淡水中稱“水華”。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化赤潮：是水體中某些微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌，在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性地增殖和聚集，引起一定范圍內(nèi)一段時(shí)間中水體變色現(xiàn)象。通常水體顏色因赤潮生物的數(shù)量、種類而呈紅、黃、綠和褐色等。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化赤潮：赤潮雖然自古就有，但隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水體污染日益加重，赤潮也日趨嚴(yán)重。我國自1933年首次報(bào)道以來，至1994年共有194次較大規(guī)模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后則有157起。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化赤潮的危害：赤潮不僅給海洋環(huán)境、海洋漁業(yè)和海水養(yǎng)殖業(yè)造成嚴(yán)重危害，而且對(duì)人類健康甚至生命都有影響。主要包括兩個(gè)方面：引起海洋異變，局部中斷海洋食物鏈，使海域一度成為死海；有些赤潮生物分泌毒素，這些毒素被食物鏈中的某些生物攝入，如果人類再食用這些生物，則會(huì)導(dǎo)致中毒甚至死亡。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化水華（waterblooms）：是淡水中的一種生態(tài)現(xiàn)象，是由藻類引起的，如藍(lán)藻（嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為藍(lán)細(xì)菌）、綠藻、硅藻等，也就是水的富營養(yǎng)化?！八A”發(fā)生時(shí)，水一股呈藍(lán)色或綠色。

云南滇池太湖巢湖第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化二、水體富營養(yǎng)化危害DO降低，使魚類難以生存。藻類種類減少，危及魚類生存。因有些藻類有膠質(zhì)膜，有的甚至有毒，不能成為良好的餌料，。危害水源，硝酸鹽、亞硝酸鹽對(duì)人、畜都有害。加快湖泊老化的進(jìn)程。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化類型機(jī)械遷移：重金屬離子以溶解態(tài)或顆粒態(tài)形式被機(jī)械搬運(yùn)。物理化學(xué)遷移：重金屬以簡單離子、絡(luò)離子或可溶性分子形式，經(jīng)物理化學(xué)作用發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化。生物遷移：重金屬通過生物體的新陳代謝、生長、死亡等過程進(jìn)行遷移。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化遷移轉(zhuǎn)化的作用沉淀－溶解作用重金屬的所有氯化物、硫酸鹽都是易溶的，而碳酸鹽、氫氧化物、硫化物是難溶的。溶解度鹽堿，遷移能力鹽堿。沉淀作用使水層中重金屬含量降低，但底泥污染物含量升高，易二次污染。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化遷移轉(zhuǎn)化的作用氧化還原作用天然水體存在著氧化還原體系，該體系具有電子活度。一般，重金屬在高電子活度的水中，將從低價(jià)態(tài)氧化成高價(jià)態(tài)，而在低電子活度的水中易被還原成低價(jià)態(tài)。多數(shù)情況下，天然水中起決定電位作用的物質(zhì)是DO，而在有機(jī)物積累的缺氧水中，有機(jī)物起決定電位作用。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化遷移轉(zhuǎn)化的作用絡(luò)合作用水環(huán)境中存在多種多樣的配位體，能與重金屬離子形成穩(wěn)定度不同的絡(luò)合物和螯合物，使重金屬在水中的溶解度增大。吸附作用有機(jī)、無機(jī)膠體比表面大，吸附能力強(qiáng)，可吸附重金屬形成沉淀物。吸附作用是使重金屬從不飽和溶液中轉(zhuǎn)入固相的主要途徑。第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化重金屬的污染特征分布廣泛，雖含量低，但污染危害明顯；是有色金屬，被廣泛使用，污染源多；大多是過渡元素，生物毒性效應(yīng)明顯（表現(xiàn)在價(jià)態(tài)變化多，配位絡(luò)合能力強(qiáng)）；對(duì)生物和人體的危害——毒性效應(yīng)第四節(jié)水環(huán)境污染控制及管理一、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二、防治對(duì)策三、城市廢水處理第四節(jié)水質(zhì)、水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一、水質(zhì)：即水的品質(zhì)，是指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性。二、水質(zhì)指標(biāo)1、臭味；2、水溫；3、渾濁度4.PH值5.懸浮性固體6.總氮7.溶解氧8.生物化學(xué)需氧量9.化學(xué)需氧量10.細(xì)菌總數(shù)11.大腸菌群是判斷水質(zhì)優(yōu)劣的感官指標(biāo)之一。清潔的水是沒有氣味的，受到污染后會(huì)產(chǎn)生各種臭味。水的臭味與水溫有密切關(guān)系，在報(bào)告測定結(jié)果時(shí)要注明水溫，常用的水溫為攝氏四十度和六十度。檢驗(yàn)臭味至今尚無可信的客觀方法。1.臭味溫度是水體的一項(xiàng)重要物理指標(biāo)。日常監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)水溫突然升高，表明水體受到新污染源的污染。2.水溫通用的計(jì)量方法是把1升水中含有相當(dāng)于1毫克標(biāo)準(zhǔn)硅藻土所形成的渾濁狀況作為一個(gè)渾濁度單位，簡稱1度。我國規(guī)定飲用水的渾濁度不得超過5度.3.渾濁度4.PH值清潔天然水的PH值為6.5-8.5，PH值異常，表示水體受到污染。5.懸浮性固體水樣經(jīng)過濾，不能通過規(guī)定濾器的固體顆粒物稱為懸浮性固體。國際上常采用0.45微米作為濾器的孔徑標(biāo)準(zhǔn)。6.總氮指水中各種狀態(tài)的有機(jī)氮和無機(jī)氮的總量?？偟饕从乘w受污染的程度氮在污水中的主要狀態(tài)有氨氮(NH3-N)，亞硝酸氮(NO2-N)，硝酸氮(NO3-N)

等，為了解天然水體中有機(jī)氮的氧化分解過程，即水體氧化自凈機(jī)理，可分別測定水中氨氮(NH3-N)，亞硝酸氮(NO2-N)，硝酸氮(NO3-N)的含量，并根據(jù)這三種物質(zhì)相互間的比例推斷污染和自凈的過程。氨氮(NH3-N)高，另二者含量低，表示水體不久前受到污染而尚未氧化自凈；亞硝酸氮(NO2-N)較多，表示氧化過程正在進(jìn)行；硝酸氮(NO3-N)較多，另二者低，表示水體雖污染但已氧化自凈。：（1）指溶解于水中的氧的量，以每升水中氧氣的毫克數(shù)表示（mg/L）（2）DO是評(píng)價(jià)水體自凈能力的指標(biāo)7.溶解氧（DO）DO越高水體自凈能力越強(qiáng)；DO含量較低，表示水體污染物不易被氧化分解，水體自凈能力較差。（3）影響水中DO含量變化的因素（P155）A再充氣過程B光合作用C呼吸和有機(jī)廢物的氧化作用影響水中DO含量變化的因素（4）有機(jī)廢物的氧化作用和DO的關(guān)系A(chǔ)、低污染度水體；B、高污染度水體地面水體中微生物分解有機(jī)物過程中所消耗氧的量。BOD越高，表示水中需氧有機(jī)物質(zhì)越多，是水體受有機(jī)物污染的最主要指標(biāo)之一常用表示方法：BOD5、BOD78、BOD生物化學(xué)需氧量（Biochemicaloxygendemand）用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所需的氧量。常用重鉻酸鉀法和高錳酸鉀法，記作CODMn、CODCr。９、COD化學(xué)需氧量（Chemicaloxygendemand）單位水體中所含大腸菌群的數(shù)目，能表示水體受人糞便污染的程度和作為飲用水的安全程度。１０、細(xì)菌總數(shù)反映水體受到生物性污染的程度１１、大腸菌群一、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類型水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)按水的用途劃分：生活用水標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)、漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)、娛樂用水標(biāo)準(zhǔn)等。按水體類型劃分：地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等。工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)水體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)

生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85）其制定原則主要是感觀上性狀良好，化學(xué)組成對(duì)機(jī)體無害，流行病學(xué)上安全可靠。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)水的物理性狀，各種金屬、非金屬物質(zhì)、有機(jī)化合物和有毒物質(zhì)都作了嚴(yán)格的規(guī)定。對(duì)細(xì)菌學(xué)指標(biāo)中的細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌群和余氯含量有明確的規(guī)定。余氯是指飲用水經(jīng)氯化消毒接觸一定時(shí)間后尚殘留在水中的氯量。地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）該標(biāo)準(zhǔn)適用于我國江河、湖泊、運(yùn)河、渠道、水庫等具有使用功能的地面水水域