第三章水體污染

第三章水體污染與水體自凈《環(huán)境水利學》水體污染主要污染物及其危害水體自凈水環(huán)境容量污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化水污染防治本章重點內(nèi)容污水排放口《環(huán)境水利學》第一節(jié)水體污染waterbodypollution一、水體污染狀況二、水體污染及污染物三、水體污染源

四、水體污染的危害返回一、水體污染狀況每年3月22日是“世界水日”

2006年聯(lián)合國在全球第14個“世界水日”前夕3月16日發(fā)布三年一度的《世界水資源發(fā)展報告》。聯(lián)合國《報告》稱，滋養(yǎng)著人類文明的河流在許多地方被掠奪式開發(fā)利用，加上工業(yè)活動造成的全球暖化，未來的水資源已嚴重受到威脅———全球500條主要河流中至少有一半嚴重枯竭或被污染。

1.淡水惡化驚人全球250條大河奔向“死亡”2005年秋季，號稱水資源最為豐富的亞馬遜河遭遇了40年來的最大干旱，由此造成的森林火災危險和公共健康安全問題嚴重威脅了沿岸16個城市，被譽為“地球之肺”和“生物天堂”的亞馬遜熱帶雨林生態(tài)環(huán)境受到極大挑戰(zhàn)。在巴西亞馬遜河兩大支流之一的索利蒙伊斯河岸邊，一只小船停泊在因水位下降而裸露出的河底沙灘旁。

以“圣河”聞名的約旦河，長度為167公里，昔日給耶穌施行浸禮的圣河如今成了污水池，名存實亡，破壞是毀滅性的。世界上最長的無壩水道、北美地區(qū)主要河流育空河（YukonRiver）的大馬哈魚大批死亡———因為水溫過高。2.中國水體污染現(xiàn)狀（1）七大水系水污染現(xiàn)狀環(huán)境保護總局發(fā)布的《中國環(huán)境狀況公報》稱，全國近14萬公里河流進行的水質(zhì)評價，近40%的河水受到了嚴重污染；全國七大江河水系中劣V類水質(zhì)占41%。而環(huán)保總局發(fā)布的另一項重要調(diào)查顯示，在被統(tǒng)計的我國131條流經(jīng)城市的河流中，嚴重污染的有36條，重度污染的有21條，中度污染的有38條。

我國七大水系水質(zhì)惡化，長江干流污染較輕。2009年最新的調(diào)查顯示，長江干流六成河水目前已遭污染，超過Ⅲ類水的斷面已達38%，比8年前上升了20.5%。長江江面垃圾污染較重，垃圾已嚴重妨礙葛洲壩水電站的正常運行，影響了長江三峽的自然景觀。珠江干流污染較輕，監(jiān)測的62.5％的河段為Ⅲ類和優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)，29.2％的河段為Ⅳ類水質(zhì)，其余河段為Ⅴ類和超Ⅴ類水質(zhì)。

黃河面臨污染和斷流的雙重壓力，監(jiān)測的66.7％的河段為Ⅳ類水質(zhì)。黃河干流近40％的水質(zhì)為Ⅴ類，基本喪失水體功能。治理淮河水體污染，涉及我國七分之一人口，歷時十多年，聲勢浩大。盡管淮河是中國投入最多、開展污染治理最早的，10多年來，先后召開7次淮河流域會議進行治理，共投入910億元。但如今仍是一條污染最嚴重的河流?；春釉谠u價的2000公里的河段中，78.7%的河段不符合飲用水標準，79.7%的河段不符合漁業(yè)用水標準，32%的河段不符合灌溉用水標準。

10年前，淮河還生長著60多種魚類資源，可如今這些魚類幾乎絕跡。

淮河干流水質(zhì)以Ⅲ、Ⅳ類為主，支流污染仍然嚴重，一級支流有52％的河段為超Ⅴ類水質(zhì)，二、三級支流有71％的河段為超Ⅴ類水質(zhì)?；春颖l(fā)有史以來最大污染團,10年治污成泡影!!淮河自1978年以來發(fā)生多次重大污染事故：◆1989年，1.1億立方米的污水經(jīng)蚌埠閘下泄，形成60公里污水帶，淮陰市經(jīng)濟損失1250萬元；◆1994年，發(fā)生震動全國的“7·２3”特大污染事故，持續(xù)時間55天，污染農(nóng)田5000余畝，經(jīng)濟損失1.7億元；◆2001年，淮河上游1.44億立方米污水形成20余公里污水帶；◆2002年，1.3億立方米污水下泄，造成下游水面嚴重污染；2004年7月16日～20日，淮河支流洪河、渦河上游局部地區(qū)降下暴雨，沿途各地藏污閘門被迫打開，5億多噸高指標污水，形成150多公里長的污水帶，“掃蕩”淮河中下游，一路浩浩蕩蕩殺奔洪澤湖，滿河黑暗，魚蝦蟹伏尸千里,創(chuàng)下淮河污染“歷史之最”。

一場暴雨揭出淮河治污“十年之丑五十年代淘米洗菜，六十年代洗衣灌溉，七十年代水質(zhì)變壞，八十年代魚蝦絕代，九十年代身心受害。第一部流域性水污染防治法規(guī)：1995年8月8日第183號國務院令，《淮河流域水污染防治暫行條例》。反思十年治淮：原因錯綜復雜地方保護投入不足體制不順急功近利法制不全技術(shù)低下參與不夠

海灤河水系污染嚴重，總體水質(zhì)較差。監(jiān)測的50％的河段為Ⅴ類和超Ⅴ類水質(zhì)。

大遼河水系總體水質(zhì)較差，污染嚴重。監(jiān)測的50％的河段為超Ⅴ類水質(zhì)。

松花江水質(zhì)與往年相比有所改善。監(jiān)測的70.6％的河段為Ⅳ類水質(zhì)。（2）湖泊水污染現(xiàn)狀

當江河被污染所侵襲時，與其同吞吐的湖泊就很難獨善其身了。據(jù)環(huán)?？偩职l(fā)布的環(huán)境質(zhì)量狀況報告顯示，我國“三湖”(滇池，巢湖，太湖)的水污染正在日益加重；有著“千湖之省”美譽的湖北省武漢市，覆蓋城區(qū)的38個湖泊污染負荷遠遠超過其水環(huán)境容量，其中32個湖泊水質(zhì)為劣V類。

1986年至2008年重點湖泊水質(zhì)：滇池一直為Ⅴ類至劣Ⅴ類，富營養(yǎng)化程度嚴重；太湖重度污染，中度富營養(yǎng)；巢湖中度污染，中度富營養(yǎng)；洪澤湖重度污染，輕度富營養(yǎng)；洞庭湖中度污染，中營養(yǎng)；鄱陽湖輕度污染，中營養(yǎng)。（3）海洋水污染現(xiàn)狀

以海洋為歸宿的河流湖泊帶給接納者的同樣是污染。據(jù)廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的調(diào)查結(jié)果表明，珠江口海域有95%的海水被重度污染。曾經(jīng)是我國富饒“海上糧倉”的東海卻在每年4到6月赤潮頻發(fā)。專家指出，全國的污染通過河流向沿海集中的結(jié)果。?二、水體污染及污染物

《環(huán)境水利學》next1.天然水質(zhì)背景值（本底值）天然水從本質(zhì)上看，應屬于未受人類排污影響的各種天然水體中的水。目前這種水的范圍在日益減少，只有在河流的源頭、荒涼地區(qū)的湖泊、深層地下水、遠離陸地的大洋等處，才可能取得代表或近似代表天然水質(zhì)的天然水。盡管如此，我們?nèi)钥梢詮倪@樣的天然水中，發(fā)現(xiàn)和得到一些有用的規(guī)律和現(xiàn)象。(一)、水體污染的定義

在任何天然水中，都含有各類溶解物和懸浮物，并且隨著地域的不同，各種水體中天然水含有的物質(zhì)種類不同，濃度各異。但它卻代表著天然水的水質(zhì)狀況，即天然水質(zhì)背景值，或水環(huán)境背景值。(一)、水體污染的定義

自然本底值（環(huán)境背景值）是指在不受污染的情況下，環(huán)境組成的各要素中（如大氣、水體、巖石、土壤、等），與環(huán)境污染有關(guān)的各種化學元素的含量及其基本的化學成份。

它反映環(huán)境質(zhì)量的原始狀態(tài)。

一、水體污染的定義水質(zhì)本底值

（自然背景值）

指水體尚未受到明顯和直接污染的水質(zhì)成分、含量和狀況。反映水體水質(zhì)在自然界存在和發(fā)展的過程中，原有的成分和特征。

受到人類活動影響的水體，其水中所含的物質(zhì)種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)均會與天然水質(zhì)有所不同。以天然水中所含的物質(zhì)作為背景值，可判斷人類活動對水體的影響程度，以便及時采取措施，提高水體水質(zhì)。2.水體污染當前關(guān)于水體污染的概念有以下幾種：⑴水體受人類活動或自然因素的影響，使水的感官性狀、物理化學性能、化學成分、生物組成以及底質(zhì)情況等方面產(chǎn)生了惡化，稱為“水污染”。⑵排入水體的工業(yè)廢水、生活污水及農(nóng)業(yè)徑流等的污染物質(zhì)，超過了該水體的自凈能力，引起的水質(zhì)惡化稱為“水污染”。⑶污染物質(zhì)大量進入水體，使水體原有的用途遭到破壞。以上概念不夠全面，對水污染的定義，不能僅從其含有什么物質(zhì)及其含量來界定，研究水污染的目的是為了保護水源，以便更好地利用水資源，因此，水污染定義必須與水的使用價值聯(lián)系起來。一、水體污染的定義

1984年頒布的《水污染防治法》中“水污染”的定義，即水體因某種物質(zhì)的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康，或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。

一、水體污染的定義指當污染物進入水體后，其含量超過了水體的自凈能力，使水體水質(zhì)、底質(zhì)的物理化學性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體使用價值和使用功能的現(xiàn)象。

一、水體污染的定義準確定義水體污染的原因有：自然污染和人為污染。1、物理作用（擴散、遷移、沉降積累等）2、化學及物理作用（中和、氧化還原、分解化合等）3、生物及生物化學作用二、水體污染機理

污染物進入水體后，發(fā)生兩個相互關(guān)聯(lián)的過程：一是水體污染惡化過程，二是水體污染的凈化過程。三、.水體污染惡化過程（1）

溶解氧DO下降過程排入水體中的有機物，在好氧細菌的作用下，被分解為簡單的有機物直至轉(zhuǎn)化為無機物，要消耗大量溶解氧，水質(zhì)惡化。水體底部多為厭氧條件，底泥中的有機物在厭氧細菌的作用下產(chǎn)生出硫化氫、甲烷等還原性氣體，水體中溶解氧的下降，威脅水生生物的生存。

（2）水生生態(tài)平衡破壞過程由于水體中溶解氧的下降，營養(yǎng)物質(zhì)增多，使低等水生動物、植物大量繁殖，魚類等高等水生生物遷移、死亡。

（3）低毒變高毒過程由于水體中pH值、氧化還原、有機負荷等條件的改變多使低毒化合物轉(zhuǎn)化為高毒化合物。如三價鉻、五價砷、無機汞可轉(zhuǎn)化為更毒的六價鉻、三價砷、甲基汞。

(4)污染物由低濃度向高濃度轉(zhuǎn)化過程由于物理堆積和生物富集作用，使低濃度向高濃度轉(zhuǎn)化。如重金屬、難分解有機物、營養(yǎng)物向底泥的積累過程，使底泥的污染物濃度升高；由于生物的食物鏈作用，使污染物在魚類或其它水生生物體里富集，造成污染物的高濃度。污染源分類方法有：（一）按造成水體污染原因分為：天然、人為污染源兩種。（二）按受污染的水體分為：地面水、地下水和海洋污染源三種。四、污染源類型（主要有四種）（四）按污染源的分布特征分為（p30）

1.點污染源

2.面污染源

3.線污染源（三）按污染源釋放的有害物質(zhì)種類分為：物理性污染源(如熱污染)、化學性污染源(如無機物或有機物)、生物性污染源(如細菌)。

指以地點集中的形式排入水體的污染源。包括工廠、礦山、生活排污口,主要指工業(yè)污染源和生活污染源。1.點污染源

工業(yè)廢水是水體中最主要的點污染源，它量大、面廣、含污染物多、成分復雜，在水中不易凈化，處理也較困難。

1.點污染源一、排放量大，污染范圍廣，排放方式復雜

二、污染物種類繁多，濃度波動幅度大

三、污染物質(zhì)毒性強，危害大

四、污染物排放后遷移變化規(guī)律差異大

1、點污染源PointSources

工業(yè)廢水

五、

恢復比較困難

（1）工業(yè)污染源工業(yè)污水是目前造成水體污染的主要來源和環(huán)境保護的主要防治對象。在工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水、污水、廢液等統(tǒng)稱工業(yè)廢水。廢水主要指工業(yè)用冷卻水；污水是指與產(chǎn)品直接接觸、受污染較嚴重的排水；廢液是指在生產(chǎn)工藝中流出的廢液。工業(yè)廢水由于受產(chǎn)品、原料、藥劑、工藝流程、設備構(gòu)造、操作條件等多種因素的綜合影響，所含的污染物質(zhì)成分極為復雜，而且在不同時間里水質(zhì)也會有很大差異。1.點污染源工業(yè)污染源如按工業(yè)的行業(yè)來分，則有冶金工業(yè)廢水、電鍍廢水、造紙廢水、無機化工廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、石油煉制廢水、石油化工廢水、化學肥料廢水、制藥廢水、紡織印染廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、食品加工廢水等。1.點污染源各類廢水都有其獨特的特點。根據(jù)所含污染物的不同，工業(yè)廢水可分為以下幾種（p30）：①含有機污染物的廢水：該廢水會成為微生物的營養(yǎng)源，在其分解過程中會消耗水中溶解氧。②含無機污染物的廢水：含有大量鈉、鈣、鎂陽離子及硫酸根、氯離子和氫氧根等陰離子的廢水，會改變水的硬度、酸堿度。1.點污染源③含化學毒物的廢水：抑制水體的自凈作用。④含懸浮物的廢水⑤造成熱污染的廢水：影響魚類生長，降低水中溶解氧的含量；⑥有色、臭、味的廢水。1.點污染源據(jù)統(tǒng)計，全國21000多家石化企業(yè)中，位于長江、黃河沿岸的石化企業(yè)達13000多家。像小造紙、小皮革等項目在水環(huán)境敏感地區(qū)大起爐灶的現(xiàn)象比比皆是。如此產(chǎn)業(yè)布局的最嚴重后果就是大量污水在可能未經(jīng)處理的情況下傾注到大江小河。據(jù)國家環(huán)?？偩值恼{(diào)查統(tǒng)計，目前我國工業(yè)污水排放量每年達到300多億噸，尤其是七大水系所承載的工業(yè)污水排放與日俱增。1.點污染源（2）生活污染源是指由人類消費活動產(chǎn)生的污水，城市和人口密集的居住區(qū)是主要的生活污染源。點源除了固定點源外，還有移動點源，如輪船等。1.點污染源生活污水從城鄉(xiāng)的各個角落沖出并有愈演愈烈之勢。據(jù)了解，中國一年洗衣污水量就將近22億噸，相當于34個十三陵水庫，76個昆明湖。僅北京市和上海市2006年生活污水分別就達到9億和11億噸。全國大小城市的生活污水的排放量已經(jīng)超過了工業(yè)污水的排放量。1.點污染源2、面污染源

污染物來源于水體的集水面積上，主要指農(nóng)田、林區(qū)、城市地面，如雨水的地面徑流、水土流失以及農(nóng)田大面積排水等。農(nóng)業(yè)污染源：是指由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而產(chǎn)生的水污染源。如降水所形成的徑流和滲流把土壤中的氮、磷和農(nóng)藥帶入水體；由牧場、養(yǎng)殖場、農(nóng)副產(chǎn)品加工廠的有機廢物排入水體，都可使水質(zhì)惡化，造成河流、水庫、湖泊等水體污染甚至富營養(yǎng)化。農(nóng)業(yè)污染源的特點是：面廣、分散、難于治理。2.面污染源來自于農(nóng)業(yè)的面源污染超過工業(yè)污染已經(jīng)成為我國水污染的一個重要特征。研究表明，農(nóng)村面源污染在各類環(huán)境污染中的比重占到30%-60%，并成為水污染的重中之重，其中污水中COD(含氧量)排放已超過城市和工業(yè)源的排放總量。過量使用化肥造成的污染十分驚人。2.面污染源如化肥施于土壤中，只有小部分被作物吸收，大部分則在雨水的作用下或滲透到地下污染地下水，或隨地表徑流進入河流、稻田、池塘。由于化肥會造成水域富營養(yǎng)化或飲用水源硝酸鹽含量超標，因此已經(jīng)危害水質(zhì)的“第一隱形殺手”。

2.面污染源農(nóng)業(yè)污染對水資源形成傷害的另一大力量來源于畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染。有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：養(yǎng)殖一頭牛產(chǎn)生并排放的廢水超過22個人生活產(chǎn)生的廢水；北京近郊養(yǎng)殖場排放的有機物污染，相當于全市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水和生活廢水中所含的有機污染物的2-3倍。2.面污染源3、線污染源穩(wěn)定的線污染源有：輸油管道、污水溝道；不穩(wěn)定的線污染源有：公路、鐵路、航線。

五、水體主要污染物mainPollutants1、酸堿

酸主要來自礦山排水及許多工業(yè)廢水

。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的pH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)業(yè)用水。2、耗氧有機物

organicwaterpollutants排入水體后能在微生物作用下分解為簡單的無機物，在分解過程中消耗氧氣，使水體中的溶解氧減少

。影響魚類和水生生物的生存

，造成水體變黑發(fā)臭

。3、重金屬

比重大于或等于5.0的金屬。在正常的天然水中含量均很低。在環(huán)境污染方面所說的重金屬主要指Hg、Cd、Pb、Cr等生物毒性顯著的重金屬元素，還包括具有重金屬特性的Zn、Cu、Co、Ni、Sn等。重金屬是具有潛在危害的重要污染物質(zhì)，最主要的特性是：不能被生物降解，有時還可能被生物轉(zhuǎn)化為毒性更大的物質(zhì)；能被生物富集于體內(nèi)，既危害生物，又能通過食物鏈，成千上萬倍地富集，而達到對人體相當高的危害程度。Hg人的致死劑量為1~2g。Hg濃度0.006~0.01mg/L可使魚類或其它水生動物死亡，濃度0.0lmg/L可抑制水體的自凈作用。甲基汞能大量積累于腦中，引起乏力、動作失調(diào)、精神混亂甚至死亡。Cd進入人體后，主要累積于肝、腎內(nèi)和骨骼中。能引起骨節(jié)變形，自然骨折，腰關(guān)節(jié)受損，有時還引起心血管病。

Pb在人體內(nèi)積累，引起貧血、腎炎、神經(jīng)炎等癥狀。4、非金屬毒物

這類物質(zhì)包括毒性很強且危害甚大的氰化物、As、有機氯農(nóng)藥、酚類化合物、多環(huán)芳烴等。（1）氰化物劇毒物質(zhì)，一般人只要誤服0.1g左右的KCN或NaCN便立即死亡。水體中的氰化物主要來源于工業(yè)企業(yè)排放的含氰廢水，如電鍍廢水、焦爐和高爐的煤氣洗滌冷卻水、化工廠的含氰廢水，以及選礦廢水.

（2）As是傳統(tǒng)的劇毒物，As2O3即砒霜，對人體有很大毒性。巖石風化、土壤侵蝕、火山作用以及化工、有色冶金、煉焦、造紙等工業(yè)廢水排放都能使As進入天然水中。（3）酚類化合物水體遭受酚污染后嚴重影響水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。水體中酚的來源主要是冶金、煤氣、煉焦、石油化工、塑料等工業(yè)排放的含酚廢水。根據(jù)酚在水中對人的感官影響，一般規(guī)定飲用水揮發(fā)酚濃度為0.001mg/L，水源的水中最大允許濃度可以是0.002mg/L，地面水最高容許濃度為0.01mg/L。城市生活污水也是酚污染物的來源。

5、植物性營養(yǎng)物NutrientsPollution

主要指含有氮、磷的無機、有機化合物，它們是植物生長發(fā)育所需的養(yǎng)料。這類營養(yǎng)物質(zhì)過量排入水流緩慢的水體易引起水中藻類及其他浮游生物大量繁殖，形成富營養(yǎng)化，使自來水處理廠運行困難，造成飲用水的異味，嚴重時會使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，甚至會導致湖泊的干涸滅亡。

水體中N、P營養(yǎng)物質(zhì)的最主要來源有：（1）雨水。（2）農(nóng)業(yè)排水。（3）生活污水。

6、懸浮物

SS-SuspendedSolids使水體變渾，影響水生植物的光合作用，堵塞魚鰓，導致魚的死亡；污泥層，會危害底棲生物的繁殖，影響漁業(yè)生吸附有機毒物、重金屬等，形成危害更大的復合污染物沉入水底，日久形成淤積，妨礙水上交通或減少水庫容量，增加挖泥負擔。

油能在水面形成一層油膜，從而使大氣與水面隔絕，破壞正常的復氧條件，導致水體缺氧，降低水體的自凈能力。另外，油還能堵塞魚的鰓部引起魚窒息死亡，甚至還能使鳥類遭到危害。石油所含的多環(huán)芳烴，可通過食物鏈進入人體，對于人體有致癌作用。海洋石油污染的最大危害是對海洋生物的影響。(1)

使水體溶解氧濃度降低，大氣中的氧向水體傳遞的速率也減慢；會導致生物耗氧速度加快，促使水體中的溶解氧更快被耗盡，水質(zhì)迅速惡化，造成異色和水生生物因缺氧而死.(2)加快藻類繁殖，從而加快水體富營養(yǎng)化進程。(3)導致水體中的化學反應加快，使水體的物理化學性質(zhì)如離子濃度、電導率、腐蝕性發(fā)生變化，從而引起管道和容器的腐蝕。(4)加速細菌生長繁殖，增加后續(xù)水處理的費用。7、熱污染ThermalPollution熱污染主要來源于工礦企業(yè)向江河排放的冷卻水

8、放射性污染物放射性物質(zhì)是指各種放射性元素，如238U、236Ra、40K等。這類物質(zhì)通過自身的衰變而放射具有一定能量的射線，如α、β和γ射線，能使生物和人體組織受電離而受到損傷，某些放射元素還可被水生生物濃縮，通過食物鏈進入人體，使人體受到內(nèi)照射損傷。廢水中的致病微生物及其它有害的生物體。主要包括病毒、病菌、寄生蟲卵等各種致病體。9、生物污染物inorganicpollutants病原體

生活污水、醫(yī)院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工業(yè)廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲，會傳播霍亂、傷寒、胃炎、腸炎、痢疾以及其他病毒傳染的疾病和寄生蟲病。

返回四、水體污染的危害1.嚴重影響人體健康以水為媒介的疾病.傳染病(傷寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等).受化學污染引起的?。松讲?、大骨節(jié)病、地甲病等,此外還有一些重金屬，有毒化學品污染）.我國主要的水媒疾?。ǜ挝x病、姜片蟲病、蚊媒傳染的疾病等）四、水體污染的危害2.水污染造成水生態(tài)系統(tǒng)破壞

四、水體污染的危害3.水污染加劇了缺水狀況四、水體污染的危害

4.水污染對農(nóng)業(yè)的危害

《環(huán)境學概論》

各種天然水體因時空分布、水動力條件、更替方式及水質(zhì)狀況等特征不同，遭受污染的特點及污染效應也不同?，F(xiàn)將各種水體的污染特點綜述如下六、水體污染特點（一）河流污染的特點（二）湖泊污染的特點（三）地下水污染的特點1、河流污染程度隨污徑比而變2、河流污染物擴散快

3、河流污染危害大，影響范圍廣

4、河流污染較易控制

（一）河流污染的特點（p27）

污徑比：一定水體內(nèi)排放的污水流量與河流徑流量的比值。河流徑流量和排入河流中的污水、污物量決定徑污比。

排污量相同，河流徑流量大則污染輕，反之就重。河流徑流量隨時間變化，因此河水污染程度也隨時間變化。一般河流，污徑比越小，稀釋能力越強，稀釋容量越大，水質(zhì)不易被污染；反之則水質(zhì)易受污染。

1、河流污染程度隨污徑比而變我國南方大江大河徑流量大，污徑比小。如長江和珠江的污徑比在0.01左右，珠江為0.008，長江為0.014，總體上水質(zhì)尚好；北方一些河流污徑比大，如遼河為0.053，海河、灤河為0.128。1、河流污染程度隨污徑比而變1、河流污染程度隨污徑比而變2、河流污染物擴散快

3、河流污染危害大，影響范圍廣

4、河流污染較易控制

（一）河流污染的特點

2、河流污染物擴散快一是由于河流本身的流動；二是因為河流內(nèi)有洄游習性的魚類存在。

1、河流污染程度隨污徑比而變2、河流污染物擴散快

3、河流污染危害大，影響范圍廣

4、河流污染較易控制

（一）河流污染的特點

河流污染通過河網(wǎng)不斷匯流影響下游廣大地區(qū)，使與河流有密切水力關(guān)系的地下水和匯入的水體相繼污染，從而影響居民生活飲用水、淡水養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水。3、河流污染危害大，影響范圍廣1、河流污染程度隨污徑比而變2、河流污染物擴散快

3、河流污染危害大，影響范圍廣

4、河流污染較易控制

（一）河流污染的特點

河水由于單向流動而且交替更新快，當停止排污時，河流水質(zhì)的恢復也較快。

4、河流污染較易控制1、湖泊污染物來源廣、途徑多、種類復雜，面源污染所占比重大2、湖泊對污染物搬運、混合和稀釋能力較弱3、湖泊對污染物生物降解、轉(zhuǎn)化和富集作用強（二）湖泊污染的特點

湖泊大多地形低洼，為典型陸內(nèi)沉積環(huán)境，自然和人為因素所形成的各種物質(zhì)最終都將匯入其中。由于地表分散狀態(tài)的面源污染物較多，使湖泊污染較難治理。1、湖泊污染物來源廣、途徑多、種類復雜，面源污染所占比重大

由于湖泊(尤其內(nèi)陸封閉湖)，水流流速小，進入湖泊的污染物不易被混合、搬運；在湖泊污染的過程中，沉降作用較為明顯。2、湖泊對污染物搬運、混合及稀釋能力較弱降解作用：有機物＋微生物

無機物苯酚

C6H5OH H2O+CO2富集作用：指生物通過食物鏈作用，使分散的污染物產(chǎn)生濃縮和積累。轉(zhuǎn)化：指水體中某些重金屬可在微生物作用下，轉(zhuǎn)化為毒性更強的金屬化合物。如：汞的甲基化即無機汞轉(zhuǎn)化為毒性更強的有機汞，又叫甲基汞。3、湖泊對污染物生物降解、轉(zhuǎn)化和富集作用強1、污染物來源復雜：有直接污染和間接污染之分

直接污染：污染物隨各種補給水源和滲漏通道集中或面式的直接滲入使水體污染。間接污染：指污染物作用于其他物質(zhì)，并使之污染地下水。（三）地下水污染的特點（四個）2、地下水污染的過程緩慢：

因地下水的流速小。3、地下水污染不易發(fā)現(xiàn)：由于發(fā)生在地下4、地下水污染較難治理：地下水的交替更新緩慢。第三節(jié)水體自凈及環(huán)境容量

一.水體的自凈作用返回二、水環(huán)境容量（一）水體自凈的含義(p39)1.水體自凈（self-purificationofwaterbody）：廣義:是污染物進入水體后，由于物理、化學、生物等作用，經(jīng)過一段時間(距離)后，污染物的總量減少或濃度降低，水質(zhì)部分或完全得到恢復。水體的這種水質(zhì)恢復功能，稱為水體自凈能力。狹義:是指水體中微生物氧化分解有機污染物而使水質(zhì)凈化的作用。

《環(huán)境水利學》2.水體自凈的意義：

水體都有一定的自凈能力，但在特定地區(qū)、一定時間內(nèi)水體的自凈能力是有限的(1)研究和正確運用水體自凈規(guī)律，是減少或消除水體污染的途徑之一；(2)在確定允許排入水體的污染物量時，水體自凈能力也是一個重要決策因素。3、水體自凈發(fā)生地點水體自凈可以發(fā)生在水中，如污染物在水中的稀釋、擴散和水中生物化學分解等；水體自凈可以發(fā)生在水與大氣界面，如酚的揮發(fā)；水體自凈可以發(fā)生在水與水底間的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底質(zhì)中污染物的分解等。（二）水體自凈機制

水體自凈作用按其機制分為：物理凈化作用、化學及物理化學凈化作用和生物凈化作用。(p39)1.物理凈化污染物進入水體后，通過稀釋、擴散、揮發(fā)、沉降、遷移等物理作用，使水體中污染物濃度降低或總量減少，從而使水體得到凈化，稱為物理凈化。(p39)(1)稀釋:當可溶性污染物進入水體后，在一定范圍內(nèi)相互混摻，使污染物濃度降低，稱為稀釋。

稀釋效果取決于徑污比、水體特征與污水排放特征(排污口位置、污水排放方式、排放強度)等因素有關(guān)，稀釋的快慢取決于水體的水動力條件。河流具有最好的稀釋效能，而地下水體稀釋速度的最慢。產(chǎn)生稀釋作用主要有以下兩種運動形式（A）

平流或?qū)α?污染物隨同水流質(zhì)點沿流速方向運動。(B)

擴散:污染物質(zhì)在水體中產(chǎn)生濃度梯度場，污染物質(zhì)由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)散開。包括分子擴散和紊動擴散。分子擴散：是指在濃度差或其他推動力的作用下，由于分子、原子等的熱運動所引起的物質(zhì)在空間的遷移現(xiàn)象為分子擴散，是質(zhì)量傳遞的一種基本方式。以濃度差為推動力的擴散，是自然界和工程上最普遍的擴散現(xiàn)象。以溫度差為推動力的擴散稱為熱擴散。在電場、磁場等外力作用下發(fā)生的擴散，則稱為強制擴散。紊動擴散：在紊流中存在著大小不等的渦漩，這些渦漩在相互交錯不停地運動著,這種紊動現(xiàn)象使水中的動量、熱量與質(zhì)量向全部水域擴散，稱為紊動擴散。在無紊動水體的擴散中只有分子擴散起作用；而紊動水體則是分子擴散與紊動擴散共同作用的結(jié)果。此時污染物濃度遠小于排放口污水與天然水混合的快慢與混合后濃度的大小，取決于天然水體的稀釋能力。在完全混合斷面處，可采用污染物的混合濃度c表示，即（3-1）式如下

(2)揮發(fā)與沉降

揮發(fā)：如油類物質(zhì)進入水體后，較輕的成分經(jīng)揮發(fā)進入大氣并轉(zhuǎn)化為非烴類物質(zhì)，使水體得到凈化。沉降：有些污染物進入水體后，可向底質(zhì)中沉降和累積，從而降低水中污染物的濃度。1、沉降途徑：

①懸浮的固相物質(zhì)在水流變緩時，因重力作用而沉降。②水中膠體微粒和其他微粒，可吸附某些污染物質(zhì)，使其粒徑或比重改變而產(chǎn)生沉降。

③污染物由于化學作用，通過結(jié)晶、吸附、凝聚等產(chǎn)生沉降。④污染物被水生動植物吸收利用后，通過代謝物、動植物殘體及食物鏈轉(zhuǎn)移，隨生物的生命活動而產(chǎn)生沉降。2、沉降作用的大?。ǔ两邓俣龋┑挠嬎悖?.化學及物理化學凈化(1)氧化還原作用：①氧化環(huán)境：若水體中含有大量的溶解氧，具有很強的氧化能力，有利于微生物對有機物的氧化作用；還可使重金屬離子被氧化成難溶的沉淀物，進入底泥，使水體得到凈化。②不含硫化氫的還原環(huán)境：多出現(xiàn)在溶解氧含量低而有機物含量高的弱礦化水中。由于厭氧微生物分解作用，使水中出現(xiàn)甲烷CH4、氫氣及其他離子，也可使某些重金屬還原成難溶化合物，沉積在底泥中，使水體凈化。③含硫化氫的還原環(huán)境

多在水體底泥中，微生物利用水中SO42-的氧來氧化有機質(zhì)，生成大量H2S，與水中重金屬生成難溶的硫化物而沉淀，水體可得到凈化，但因硫化氫使水體散發(fā)臭味，對周圍環(huán)境不利。此外，氧化還原作用還可改變某些污染物的毒性。例如含鉻廢水，cr3＋存在于還原環(huán)境，毒性??；而cr6＋存在于氧化環(huán)境，毒性較強；汞的甲基化過程在還原環(huán)境內(nèi)受到抑制等。(2)酸堿中和作用

當酸或堿性工業(yè)廢水排入水體后，由于水體本身有一定酸或堿的緩沖范圍，因而PH值變化不明顯。

進入水中的無機酸可與水中粘土類物質(zhì)、硫酸鹽或其他硅酸鹽起中和反應；進入水體的堿性物質(zhì)可與碳酸氫鹽或游離CO2起中和反應，形成難溶的沉淀物。因而天然水體對酸、堿污染物有一定的自凈能力。（3）吸附與凝聚天然水體中存在著大量硅、鋁氧化物膠體或蒙脫土、高嶺土及腐殖質(zhì)膠體物質(zhì)，有巨大的比表面積（單位體積的表面積），并帶有電荷，能吸附各種陰、陽離子，使污染物凝聚成較大顆粒沉淀下來，達到凈化水質(zhì)的效果。

3.生物化學凈化天然水體中存在各種水生生物，通過生物代謝作用，可使水中污染物數(shù)量減少、濃度下降、毒性減輕甚至消失，這就是生物凈化過程（p41）。

淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化以細菌為主，有機污染物在溶解氧充足條件下,可分解為簡單無機物,

水體得到自凈。一些特殊的微生物和高級水生植物，如浮萍、鳳眼蓮等，能吸收并濃縮水中的汞、鎘等重金屬元素或生物難降解的有機物，經(jīng)過生物固定，沉積在水體的底部，使水逐漸得到凈化。

生物化學凈化作用不僅使污染物的濃度降低，還可使污染物總量減少。從某種意義上講，生物化學凈化作用才能使受到污染的水體得到真正的自凈。生物化學凈化量的大小，常用以下數(shù)學表達式，即

S=KC（3-3）

S－每日生物化學凈化量，(mg/L.d)；

C－可被生物化學作用降解的污染物的初始濃度(mg/L)；

K－該污染物的生化降解速率常數(shù)，1/d。小結(jié)水體自凈作用的強弱和自凈容量的大小受水量、水質(zhì)及一系列水文條件(如流量、流速、河流彎曲復雜程度等)影響。自凈作用是自然沉降作用、稀釋作用、有機物的生物降解、復氧作用(溶解氧濃度的恢復)、日照等許多作用聯(lián)合的結(jié)果。(三)影響水體自凈的因素(p42)

1．污染物本身的性質(zhì)及濃度

各類污染物的物理、化學特性不同，進入水體中含量不同，對水體自凈作用產(chǎn)生的影響也不同。污染物分為：①易降解或難降解的污染物。②易被生物化學作用分解或易被化學作用分解的污染物。③在好氧條件下降解或在厭氧條件下降解的污染物。④是高濃度或低濃度的污染物等。2．水體的水情要素主要水情要素有：水溫、流量、流速和含沙量等。

水溫可直接影響水中污染物的化學反應速度，還影響水中飽和溶解氧濃度和水中微生物的活性，從而影響水體的自凈作用。水溫與太陽輻射條件及水體特性(水深、水溫分層等)有關(guān)。水體的流量、流速等水文水力學條件，直接影響水體的稀釋、擴散能力和水體復氧能力。

含沙量大小也影響污染物的遷移和轉(zhuǎn)化，因泥沙顆粒能吸附水中某些污染物，當污染物被泥沙吸附并沉降時，水體就會得到凈化。3．溶解氧含量

溶解氧是維持水生生物和凈化能力的基本條件，也是衡量水體自凈能力的主要指標。溶解氧主要來自水體和大氣之間界面的氣體交換和水生植物光合作用的增氧，它們構(gòu)成水體復氧過程。

4．水生生物

水體中的生物種類和數(shù)量與水體自凈關(guān)系密切，尤其是微生物的種類、數(shù)量及活躍程度是關(guān)鍵，同時水中生物種群、數(shù)量及變化也可反映水體污染自凈的程度，變化趨勢。5.其他環(huán)境因素

水體自凈作用還與大氣污染降塵、太陽輻射、水體本身營養(yǎng)物質(zhì)含量、比例及底質(zhì)特征、周圍地質(zhì)地貌等條件有關(guān)。

（四)水體污染的自凈方程

為定量描述天然水體自凈規(guī)律，建立了許多數(shù)學模型，稱為水體污染的自凈方程。下面以河流溶解氧變化為例，加以說明。幾乎所有河流都會受到需氧有機物的污染，在降解過程中要消耗大量的溶解氧DO，溶解氧DO的變化是水體自凈的主要標志之一。

（四)水體污染的自凈方程水體中溶解氧DO濃度變化主要受以下兩種因素影響(1)耗氧:需氧污染物的降解作用耗氧、水生生物的呼吸耗氧。(2)復氧:空氣中的氧溶于水中、水生植物的光合作用產(chǎn)生氧，使水體復氧。溶解氧變化曲線可看出耗氧與復氧兩種作用的結(jié)果，導致水體中溶解氧的濃度變化，如圖所示的氧垂曲線。詳見后章內(nèi)容

S-P模型用于描述一維穩(wěn)態(tài)均勻河流中的BOD-DO的變化規(guī)律。S-P模型迄今有80多年歷史，已得到廣泛的應用，它是各種修正和復雜模型的先導與基礎。

S-P模型的建立基于兩項假設(1)

只考慮好氧微生物參加的BOD衰減反應。(2)

河流中的耗氧只是BOD衰減反應引起的。BOD衰減速率與DO減少速率相同，復氧速率與河水中的虧氧量D成正比。

S-P模型的基本方程式中:L—河水中的BOD值，mg/L；D—河水的虧氧值（mg/L）＝飽和溶解氧濃度Cs-實際溶解氧濃度C；k1—河水中BOD衰減(耗氧)速度常數(shù)，1／d；k2—河水中的復氧速度常數(shù)，1／d；t—河水的流動時間，d。

S-P模型的基本方程解析解

當邊界條件為方程的解析解為(5-75):時S-P模型的臨界點和臨界點氧濃度S-P模型引入自凈系數(shù)f＝k2/k1，當dD/dt＝0時有L＝fD：L>fD，dD/dt>0，河流中的溶解氧呈下降態(tài)勢；L=fD，dD/dt=0，河流中的溶解氧保持不變；L<fD，dD/dt<0，河流中的溶解氧呈上升態(tài)勢；S-P模型的缺陷

S-P模型應用于高污染河流的水質(zhì)分析時，由于起始BOD濃度大，DO臨界值會出現(xiàn)負數(shù)，而導致S-P模型失效。3．S-P模型的修正型(2)多賓斯－坎普(Dobbins—Camp)模型一維靜態(tài)河流，考慮地面徑流和底泥釋放BOD所引起的BOD變化速率，該速率以

R表示?？紤]藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑流所引起的溶解氧變化速率，以P表示。f反映自凈過程的快慢，各種水體的f值可參考下表各種水體自凈系數(shù)f的參考值(20℃)(p44)水體名稱自凈系數(shù)f小池和滯水0.5～1.0低流速的大河1.5～2.0緩慢河流和大湖1.0～2.0正常流速的大河2.0～3.0流速很快的河流3.5～5.0急流或跌水>5.0

水體自凈能力在水質(zhì)凈化和水質(zhì)管理中廣泛應用，許多污水處理方法如生化處理、氧化塘等都是利用水體的各種凈化能力，此外還利用引水沖污、人工復氧等措施強化水體自凈能力。

（五）水體自凈過程的特征（7個）

1）污染物濃度逐漸下降；2）一些有毒污染物經(jīng)物理、化學和生物作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o毒物質(zhì)；3）重金屬污染物以溶解態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔铮恋砗筮M入底泥；4）部分復雜有機物被微生物利用和分解，變成二氧化碳和水；

（五）水體自凈過程的特征

5）不穩(wěn)定污染物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化合物；6）自凈過程初期，水中溶解氧含量急劇下降，到達最低點后又緩慢上升，逐漸恢復至正常水平；7）生物種類和個體數(shù)量隨著自凈過程及有毒物質(zhì)濃度或數(shù)量的增加下降，然后逐漸回升，最終趨于正常的生物分布。

第四節(jié)水環(huán)境容量（P44）

(一)環(huán)境容量的定義和影響因素（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

(三)水環(huán)境容量分類

(四)水環(huán)境容量的特征

(一)環(huán)境容量的定義和影響因素

1.環(huán)境容量的定義：環(huán)境容量是根據(jù)環(huán)境管理的需要提出的，1968年日本學者首先采用這個概念來控制污染物排放總量。至今，環(huán)境容量在環(huán)境保護工作中已有廣泛的應用，特別是應用于區(qū)域污染物總量控制和區(qū)域環(huán)境規(guī)劃。

(一)環(huán)境容量的定義和影響因素

容量是一定空間容納某種物質(zhì)的能力。環(huán)境容量是指在不破壞人類生存、自然生態(tài)的前提下，在環(huán)境質(zhì)量標準約束下，某一環(huán)境所能容納污染物的最大負荷量。如果污染物數(shù)量超過最大容納量，這一環(huán)境的生態(tài)平衡和正常功能就會遭到破壞。按要素分類，可將環(huán)境容量劃分為大氣環(huán)境容量、水環(huán)境容量、土壤環(huán)境容量和綠地環(huán)境容量等。

(一)環(huán)境容量的定義和影響因素

2.環(huán)境容量的影響因素（1）環(huán)境的背景條件：氣象、水文、植被、生物種群特征等；

（2）環(huán)境的特定功能：常用環(huán)境質(zhì)量標準來表示。

（二）、水環(huán)境容量(一)環(huán)境容量的定義和影響因素

（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

(三)水環(huán)境容量分類

(四)水環(huán)境容量的特征

（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

1.水環(huán)境容量定義(p44)：是指某一水環(huán)境單元在給定的環(huán)境目標下，所能容納的污染物的量。也就是環(huán)境單元依靠自身特性使本身功能不至于破壞的前提下，能夠允許容納的污染物的量。在實際應用中，水環(huán)境容量就是指最大允許納污量。

（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

允許納污量是指在排污口空間分布及排污方式給定條件下，環(huán)境單元所能允許排放污染物的量。允許納污量不僅與水質(zhì)標準有關(guān)，而且與污染源的時空分布有關(guān)。

（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

水環(huán)境容量是制定地方性、專業(yè)性水域排放標準的依據(jù)；是環(huán)境管理部門制定環(huán)境規(guī)劃的依據(jù)，確定在固定水域到底允許排入多少污染物。（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

2.水環(huán)境容量影響因素（3個）：

(1)自然環(huán)境－水體特征：反映水體物理化學狀況的各種因素。包括水體的幾何參數(shù)，如河寬、水深；

水文參數(shù)，如流量、流速；化學參數(shù)，如主要化學成分，污染物的背景水平，水的PH值等；

2.水環(huán)境容量影響因素

水體的物理自凈作用，如稀釋、擴散、沉降；化學自凈作用，生物降解作用，如氧化還原、光合作用等。自凈能力越強，水環(huán)境容量就越大。

2.水環(huán)境容量影響因素

其中最主要的因素是水資源量，水環(huán)境容量是自然環(huán)境的函數(shù)。

從某種意義上講，水資源量是水環(huán)境容量基礎；

為了確保用水安全，水環(huán)境容量計算采用的是較高保證率的水文設計條件。

2.水環(huán)境容量影響因素

(2)水質(zhì)目標（社會環(huán)境）：水質(zhì)目標是根據(jù)水體的用途和功能劃分的。水體的用途和使用功能不同，允許存在于水體的污染物量也不同。而水體功能的劃分或水質(zhì)目標的選擇又與其環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和技術(shù)條件有關(guān)。

2.水環(huán)境容量影響因素

已劃分水環(huán)境功能區(qū)的水域，要從時間、空間兩個方面規(guī)范功能區(qū)達標標準；未劃分水環(huán)境功能區(qū)的水域可不進行容量計算；若考慮計算，按較高功能標準進行（II類）。我國各地自然和社會經(jīng)濟條件差異較大，允許各地從實際出發(fā)建立切實可行的水質(zhì)目標，從而決定了水環(huán)境容量的地域差異性。水環(huán)境容量是社會環(huán)境的函數(shù)。

2.水環(huán)境容量影響因素

(3)污染物特性：不同污染物毒性作用不同，因此，對于同一水體不同的污染物有不同的允許存在量。即水環(huán)境容量是污染特性的函數(shù)。

2.水環(huán)境容量影響因素

綜上所述，水環(huán)境容量是自然環(huán)境、水質(zhì)目標和污染物特性的函數(shù)，可表示為：

E=f(z,s,p,o,t)

式中：E為水環(huán)境容量；z為自然因素，常體現(xiàn)在流量q上；s為水質(zhì)目標；p為污染物特性；o為污染物的排放及空間分布；t為時間。

2.水環(huán)境容量影響因素

式中排污方式指排污口位置布設，對河流整體水環(huán)境容量影響較大；排污口排放方式（岸邊或中心，淺水或深水），對局部的污染物稀釋混合影響很大。

在實際中污染物的排放方式及空間分布是給定的，即o為常量。

二、水環(huán)境容量(一)環(huán)境容量的定義和影響因素（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

(三)水環(huán)境容量分類

(四)水環(huán)境容量的特征(三)水環(huán)境容量分類（5種分類方法）1．按水環(huán)境目標分類(p45)(1)自然水環(huán)境容量以環(huán)境基準值作為環(huán)境目標時，相應水體的納污能力稱自然水環(huán)境容量，納污但不使水質(zhì)惡化。其模型為式中E——水環(huán)境容量；

K自一表示水體對污染物稀釋和其它自凈能力的自然規(guī)律參數(shù)。

C基—污染物在水體中的基準值，它是環(huán)境中污染物對人類或生物不產(chǎn)生有害影響的最大劑量，以濃度表示；

C一污染物的濃度；

V—水的體積；(三)水環(huán)境容量分類(2)管理環(huán)境容量以環(huán)境標準值作為環(huán)境目標時，相應水體的允許納污量稱為管理環(huán)境容量。

管理環(huán)境容量以規(guī)定的水質(zhì)標準為約束條件，納污可改變水質(zhì)而不改變基本功能。當前水環(huán)境容量研究的主要對象應該是管理環(huán)境容量。

(三)水環(huán)境容量分類4.按水環(huán)境容量的可更新性分類（p47）（1）可更新容量：是指水體對污染物的稀釋自凈或無害化的量?？筛氯萘考礊樗w自凈能力。

（2）不可更新容量：是指在自然條件下水體對不可降解或長時間只能微量降解的污染物所具有的容量。如一些有毒有機物、重金屬的水環(huán)境容量就是不可更新容量。(三)水環(huán)境容量分類

5.按污染物性質(zhì)分類（3種）p47(1)耗氧有機物水環(huán)境容量

耗氧有機物是易降解的有機污染物，應用耗氧有機物的水質(zhì)模型，以水質(zhì)目標及控制范圍為約束條件可計算其相應的環(huán)境容量。數(shù)值較大，即通常所說水環(huán)境容量。

(三)水環(huán)境容量分類

(2)有毒有機物的水環(huán)境容量這類有機物是難降解的，是指人工合成的毒性大，難降解的有機物的水環(huán)境容量。

數(shù)值很小，一般只考慮稀釋作用為其水環(huán)境容量的基本因素，應盡量消除其污染源。

(三)水環(huán)境容量分類

(3)重金屬水環(huán)境容量是指重金屬可被水體稀釋到閾值以下而具有的水環(huán)境容量。重金屬不易被分解，只有形態(tài)變化和相的轉(zhuǎn)移，影響環(huán)境容量的主要因素是稀釋作用，應嚴格控制其污染源。

二、水環(huán)境容量

(一)環(huán)境容量的定義和影響因素（二）水環(huán)境容量的定義和影響因素

(三)水環(huán)境容量分類

(四)水環(huán)境容量的特征(四)水環(huán)境容量特征

1.地帶性特征

未受人類活動影響或人類活動影響很微弱的地帶，水體基本保持在背景濃度的水平，水環(huán)境容量很大。

受人類活動的影響大的城市環(huán)境水體或位于城市附近的大江大河局部江段污染嚴重，水環(huán)境容量很小，甚至喪失殆盡。

(四)水環(huán)境容量特征

2.資源性特征水環(huán)境容量作為一種資源既有一般資源的特點，也有其自身的特征。主要具有以下特點：（1）水環(huán)境容量的有用性：通過水質(zhì)這一特性體現(xiàn)出來；（2）水環(huán)境容量的稀缺性：表現(xiàn)在一定時期內(nèi)數(shù)量上的稀缺；由于水質(zhì)下降引起的功能性稀缺；由于客觀地理條件和經(jīng)濟技術(shù)條件限制的可利用性稀缺。(四)水環(huán)境容量特征

2.資源性特征（3）水環(huán)境容量的可更新性：水環(huán)境容量是一種再生資源；（4）水環(huán)境容量的分布不均勻性：它隨時間空間變化而不同。（5）水環(huán)境容量的共享性：面向全社會服務，其所有權(quán)不屬于某個人。(四)水環(huán)境容量特征

3.對污染物的不均衡特征

水環(huán)境容量是針對具體某一類污染物而言，不同的污染物性質(zhì)不同，決定了水環(huán)境容量的不均衡特征。第五節(jié).污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化

污染物向以下幾個方向轉(zhuǎn)化。①分散在水體中；逐漸稀釋；②分解和轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)；③沉淀在底泥中；④消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化；⑤富營養(yǎng)化；

《環(huán)境水利學》一、污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化機理（一）物理作用物理作用主要指的是污染物在水體中的混合稀釋和自然沉淀過程。沉淀作用指排入水體的污染物中含有的微小的懸浮顆粒，如顆粒態(tài)的重金屬、蟲卵等由于流速較小逐漸沉到水底。污染物沉淀對水質(zhì)來說是凈化，但對底泥來說污染物則反而增加?；旌舷♂屪饔弥荒芙档退形廴疚锏臐舛?，不能減少其總量?；旌蠣顟B(tài)：豎向混合階段橫向混合階段縱向混合階段水體的混合稀釋作用主要由下面三部分作用所致：（1）紊動擴散。由水流的紊動特性引起水中污染物自高濃度向低濃度區(qū)轉(zhuǎn)移的紊動擴散。（2）移流。由于水流的推動使污染物的遷移隨水流輸移。（3）離散。由于水流方向橫斷面上流速分布的不均勻（由河岸及河底阻力所致）而引起分散。

具體公式詳見教材p100-p102混合過程伴隨著稀釋、擴散揮發(fā)機理：亨利定律對象：持久性有及物揮發(fā)速度K：見公式5-9亨利常數(shù)的計算：見公式5-12揮發(fā)過程吸附作用天然水體中的懸浮物和底泥中含有豐富的膠體，包括各種粘土礦物、水合金屬氧化物和各種可溶性和不溶性的腐殖質(zhì)。膠體由于具有巨大的比表面、表面能和帶電荷，能強烈地吸附各種分子和離子。在自然界中，許多元素和化合物是以膠體狀態(tài)進行遷移的。膠體的吸附作用是使許多微量重金屬從不飽和天然溶液中轉(zhuǎn)入固相的最重要途徑。1、吸附機理

表面吸附：典型的物理過程。依靠膠體的具有很大的比表面和表面能而吸附離子交換吸附：屬于物理化學吸附。依靠膠體微粒所帶電荷完成吸附。主要吸附的是陽離子。專屬吸附：指吸附過程中，除了化學鍵的作用外，尚有加強的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。

離子交換吸附機制

即黏土礦物的微粒通過層狀結(jié)構(gòu)邊緣的羥基氫和-OM基中M+離子以及層狀結(jié)構(gòu)之間的M+離子，與水中的重金屬離子交換而將其吸附專屬吸附作用：可使表面電荷改變符號，而且可使離子化合物吸附在同號電荷的表面上。在水環(huán)境中，配合離子、有機離子、有機高分子和無機高分子的專屬吸附作用特別強烈。例如，簡單的三價Al，三價Fe等高價離子并不能使膠體電荷因吸附而變號，但其水解產(chǎn)物卻可達到這點。吸附量及吸附等溫式吸附量：在一定條件下吸附達到平衡后，單位質(zhì)量吸附劑所吸附的吸附物的量稱為吸附量，以Q表示，它表示吸附劑的吸附能力。吸附等溫線：在恒溫等條件下，吸附量Q與吸附物平衡濃度c的關(guān)系曲線。吸附量同溶液濃度之間關(guān)系的數(shù)學式。吸附等溫式是定量研究環(huán)境中膠體對各種元素遷移的影響的重要方法目前已提出不同類型的數(shù)學式，各有其適用范圍，常用的有以下兩種：①弗恩因德利希（H.M.F.Freundich）吸附等溫式弗恩因德利希（H.M.F.Freundich）吸附等溫式描述了一般情況下，固體吸附量隨著溶液濃度增加而增大。最常見的形式如圖5-4。低濃度區(qū)中濃度區(qū)高濃度區(qū)在中等濃度時，其經(jīng)驗公式可表述為（n>1）若取對數(shù)，則為一直線方程式。式中：C是作用達到平衡時溶液的濃度；K、n是在一定范圍內(nèi)表示吸附過程的經(jīng)驗系數(shù)。H.M.F.Freundich吸附等溫式曲線中的三大階段②朗繆爾（I.Langmuir）吸附等溫式其基本形式可表達為式中：Q為任一平衡狀態(tài)時的吸附量；Qo為單位表面上達到飽和時最大極限吸附量；b=Ka/Kb為吸附與解吸的比例關(guān)系的比值,C溶液濃度。該方程能較好地適合各種濃度，并且式中每一項都有較明確的物理意義。物質(zhì)在界面上富集的現(xiàn)象叫做吸附。溶液表面的吸附導致表面濃度與內(nèi)部濃度不同，這種不同稱為表面過剩。比表面積：單位重量吸附劑的表面稱比表面積孔結(jié)構(gòu)：孔徑大則比表面小，孔徑小則不利于擴散表面化學性質(zhì)：環(huán)境條件：吸附量（G）與pH、平衡濃度（c)關(guān)系：G=A.c.10BpH(AB常數(shù)）影響吸附的因素1、水體懸浮物和底泥對重金屬離子的吸附吸附作用可控制水體中金屬離子的濃度。膠體的吸附作用是使許多微量金屬從飽和的天然水中轉(zhuǎn)入固相的最重要的途徑。膠體的吸附作用在很大程度上控制著微量金屬在水環(huán)境中的分布和富集狀況。

大量資料表明，在水環(huán)境中所有富含膠體的沉積物由于吸附作用幾乎都富集Cu2+、Ni2+、Ba2+、Zn2+、Pb2+、Tl、U等金屬。吸附作用應用2、水合金屬氧化物對重金屬離子的吸附一般認為，水合金屬氧化物對重金屬離子的吸附過程是重金屬離子在這些顆粒表面發(fā)生配位化合過程，可用下式表示：

n≡AOH+Men+==(≡AO)n→Me+nH+

式中≡代表微粒表面，A代表微粒表面的鐵、鋁、硅或錳，Men+為重金屬離子，箭頭代表配位鍵。

3、持久性有機物在環(huán)境膠體上的吸附作用依據(jù)有機物的種類不同，其吸附機理不同。

離子型有機物：離子交換吸附非離子型有機物：不可以離子交換吸附水環(huán)境的pH不同，其吸附機理不同

強堿性有機物：在天然水中基本解離，故溶解度高，可以以簡單的陽離子交換。弱堿性有機物：可以進行離子交換，也可以通過憎水吸附、氫健作用。重金屬化合物在水中的溶解度可直觀地體現(xiàn)它在水環(huán)境中的遷移能力。溶解度大者遷移能力大，溶解度小者遷移能力小。重金屬的氯化物和硫酸鹽(AgCl、Hg2Cl2、PbSO4等除外)基本上是可溶的，重金屬的碳酸鹽、硫化物、氫氧化物卻是難溶的。沉淀作用難溶重金屬沉淀溶解反應主要包括以下幾種沉淀溶解平衡反應1.氫氧化物2.硫化物3.碳酸鹽

1、氫氧化物金屬氫氧化物的溶解平衡可表示為：

Me(OH)n===Men++nOH-

溶度積為：Ksp=[Men+][OH-]n

一般說來，如果水體中沒有其他配位體，大部分金屬離子氫氧化物在pH較高時，其溶解度較小，遷移能力較弱；若水體pH較小，金屬氫氧化物的溶解度升高，金屬離子的遷移能力也就增大

2、硫化物

在中性條件下大多數(shù)重金屬硫化物不溶于水。當天然水體中存在硫化氫時，重金屬離子等就可能形成金屬硫化物。在硫化氫和金屬硫化物均達到飽和的水中，同時存在著兩種平衡：

H2S===H++HS-

K1=[H+][HS-]/[H2S]HS-===H++S2-

K2=[H+][S2-]/[HS-]Me2++S2-===MeS(s)

Ksp=[Me2+][S2-]

3、碳酸鹽

HCO3-是天然水體中主要陰離子之一，它能與金屬離子形成碳酸鹽沉淀，從而影響水中重金屬離子的遷移。水中碳酸鹽的溶解度，在很大程度上取決于其中二氧化碳的含量和水體pH。水體中二氧化碳能促使碳酸鹽的溶解：

MeCO3(s)+Co2+H2O===Me2++2HCO3-

其中

[Me2+]=KspK1[CO2]/K2[HCO3-]2

可見,水體pH升高，碳酸鹽溶解度下降，金屬離子的遷移能力也就減小。

沉淀溶解的作用

能使水體中重金屬離子與相應的陰離子生成硫化物、碳酸鹽等難溶化合物，大大限制了重金屬污染物在水體中的擴散范圍，使重金屬主要富集于排污口附近的底泥中，降低了重金屬離子在水中的遷移能力，在某種程度上可以對水質(zhì)起凈化作用。（二）化學作用水體中常見的氧化劑常見的還原劑Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)、S(Ⅵ)、Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、溶解氧等

Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、S2－和有機化合物氧化還原反應水體氧化還原條件對重金屬的存在形態(tài)及其遷移能力有很大的影響。鉻，礬，硫化合物易溶物難溶物氧化條件還原條件鐵，錳化合物易溶物氧化條件還原條件難溶物

氧化環(huán)境與還原環(huán)境的交界線可以成為許多元素的富集地在還原條件占優(yōu)勢的地下水中含有豐富的Fe2+，當其流入具氧化性的湖沼時，二價鐵變?yōu)槿齼r鐵化合物(Fe2O3·nH2O)自溶液中沉淀出來，可以大量地富集成“湖鐵礦”。環(huán)境化學中常用水體電位(pE)來描述水環(huán)境的氧化還原性質(zhì)。它決定于水體中氧化劑、還原劑的電極電位濃度及pH值。

pE=-lg(ae)ae—水溶液中電子活度。（類似于Ph)pE是平衡狀態(tài)下的電子活度，衡量溶液接收或遷移電子的相對趨勢，在還原性很強的溶液中，其趨勢是給出電子。pE越小電子濃度越高，體系提供電子的傾向越強。1、耗氧有機物在生物作用下的降解作用降解是指較高分子量的有機物在分解過程中減小分子量，最后變?yōu)楹唵蔚臒o機物的過程。有機物在水中的降解過程是通過化學氧化、光化學氧化和生物化學氧化來實現(xiàn)的，其中生物氧化在有機物降解中起著主要作用。

生物作用微生物首先在細胞膜外通過水解使碳水化合物從多糖轉(zhuǎn)化為二糖后，才能透入細胞膜內(nèi)。在細胞外部或內(nèi)部，二糖再水解而成為單糖。單糖首先轉(zhuǎn)化為丙酮酸丙酮酸在有氧條件下，最終氧化為水和二氧化碳；丙酮酸在無氧條件下，丙酮酸的氧化不能進行到底，最終產(chǎn)物是各種酸、醇、酮等，這樣的過程稱為發(fā)酵。

（1）碳水化合物的降解這類物質(zhì)較碳水化合物難降解。降解過程：首先在細胞外發(fā)生水解，生成甘油和相應的各種脂肪酸。其次甘油進一步降解為丙酮酸，在有氧條件下完全氧化生成水和二氧化碳；在無氧條件下發(fā)酵生成各種有機酸。脂肪酸的降解是先生成醋酸，有氧條件則繼續(xù)完全氧化；無氧條件下亦發(fā)酵生成各種有機酸。

（2）脂肪和油類的降解含氮有機物除C、H、O外，還含有N、S、P等元素，其生物降解難于不含氮的有機物，其產(chǎn)物污染較重。蛋白質(zhì)降解的過程：先水解生成氨基酸，然后再分解成各種有機酸和氨。有機酸有氧時會完全氧化為水和二氧化碳，無氧時則發(fā)酵。氨在消化細菌的作用下，再進一步分解為亞硝酸鹽、硝酸鹽，給水體帶來新的污染，如富營養(yǎng)化問題。

（3）含氮有機物的降解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)在降解后期都生成低級有機酸類，在無氧條件下進行酸性發(fā)酵，這時最終產(chǎn)物未能完全氧化而停留在酸、醇、酮等化合物狀態(tài)。此時若pH值過低，可使細菌中斷生命活動，而使生物降解不能進行；若條件適宜，可進一步發(fā)生甲烷發(fā)酵，最終生成甲烷。小結(jié)2、耗氧有機物降解與溶解氧平衡問題耗氧有機物對水體造成的危害，主要表現(xiàn)在其降解過程中需消耗水中的溶解氧，此后，它的降解產(chǎn)物如N、P等又可引起水體富營養(yǎng)化，以致又破壞水體的氧平衡。這種現(xiàn)象既可出現(xiàn)在湖泊、水庫和海灣等富營養(yǎng)化水體，又可發(fā)生在有機污染河流的枯水季節(jié)。對有機物染的河流來講，溶解氧下垂曲線是河流中存在的耗氧作用和復氧作用的綜合反映，它對評價河流的污染狀況具有重要意義。

河流中的耗氧作用：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及廢水中還原性物質(zhì)等引起水體耗氧。河流中的復氧作用：主要是大氣復氧，其次是水生植物（藻類）的光合作用產(chǎn)氧。

河流中的耗氧作用和復氧作用當污水未流入河流前，河水中的大氣復氧量與水中生物的耗氧量近似相等，溶解氧處于飽和狀態(tài)。當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的氧，使得大氣復氧來不及補充；水中溶解氧含量下降，這時水中的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，此時水中耗氧速度等于復氧速度；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。氧垂曲線出現(xiàn)最低點，稱該點為臨界點；氧垂曲線過程

具體見p116圖5-7

河流中耗氧有機物降解與溶解氧平衡數(shù)學模型

河流受有機物污染后，生物氧化速度同某一時間剩余有機物的濃度成正比，即Phelps定律：河流水體自凈過程中，當有機物耗氧作用使溶解氧下降到飽和濃度以下時，水體便開始吸收大氣氧氣，以補充耗氧。研究證明：大氣中向水體溶解氧的速度與養(yǎng)虧量成正比。即：Phelps等人確定的溶解氧下垂曲線方程為：溶解氧下垂曲線方程意義：水體中氧虧增加的速度為耗氧速度與復氧速度代數(shù)和。耗氧反應造成氧虧的增加，復氧反應造成氧虧的減少。當耗氧有機物污染物進入水體一段時間后氧虧值大小D為接納大量生活污水的河流，DO和BOD變化曲線

污水集中于0點排放，假定排放后立即與河水完全混合。在排放前，河水中的溶解氧接近飽和（8mg/L），BOD值處于正常狀態(tài)，即低于4mg/L，水溫為25℃。3、水體富營養(yǎng)化（eutrophication）過程定義：水體中N、P等營養(yǎng)元素大量增加，遠遠超過正常的含量，導致原有的生態(tài)系統(tǒng)破壞，使藻類和某些細菌的數(shù)量激增，其它生物種類減少的現(xiàn)象。指標：

N>0.2~0.3mg/L,P>0.01~0.02mg/L，生化需氧量>10mg/L，細菌總數(shù)>105個，葉綠素a>10g/L。

在自然條件下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化則可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。Largephytoplankton(浮游植物)bloomscancausehugeuglyfoamsonbeaches.Thesebloomsarenottoxicbuttemporarilyruinthebeach,reducingitsrecreationalvalue.Algae（藍藻）bloominMoundsDamimpoundment（蓄水期）causedbyeutrophication赤潮（紅潮Redtide)

赤潮的危害1.局部中斷海洋食物鏈，可使海域成為死海；形成“赤潮”的藻類和浮游生物在繁殖和死亡過程中，大量消耗水體中溶解氧，再加上稠密的“赤潮”生物及其分泌物