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認(rèn)證主體：常**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：河北 更新時(shí)間：2024-01-05 格式：ppt 頁(yè)數(shù)：56 大?。?.79MB 人氣指數(shù)：12 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、第二章 水體自?xún)?self－purification),1.水體自?xún)?self-purification of water body),水體自?xún)羰侵甘芪廴镜乃w由于物理、化學(xué)、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)。這一過(guò)程即水體自?xún)簟?,2.水體自?xún)魴C(jī)理 物理作用：稀釋、沉淀 （強(qiáng)）化學(xué)作用：氧化、還原等對(duì)污染物的降解 （弱）

2、生物作用：生物降解（食物鏈） （強(qiáng)）,,廢物、排泄物,物理自?xún)?污染物在水體中混合稀釋和自然沉淀過(guò)程?；旌舷♂屩荒芙档退形廴疚锏臐舛?，不能減少其總量。沉淀作用指排入水體的污染物中含有的微小懸浮顆粒，如重金屬、蟲(chóng)卵等由于流速較小逐漸沉到水底。,化學(xué)自?xún)?氧化還原反應(yīng)是化學(xué)凈化的重要作用,溶解氧與水中的污染物將發(fā)生氧化反應(yīng)，生成難溶物而沉降析出。如Fe鹽氧化。 Fe+ Fe3+

3、 Fe(OH)3還原作用: 如Cr6+ 還原為Cr3+,,,,O2,生物自?xún)?水中微生物在溶解氧充分的情況下，將一部分有機(jī)污染物當(dāng)作食餌消耗，同時(shí)將另一部分有機(jī)污染物氧化分解成無(wú)害的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。影響生物自?xún)糇饔玫年P(guān)鍵是：溶解氧的含量和有機(jī)物的性質(zhì)、濃度及微生物的種類(lèi)、數(shù)量等。,水體自?xún)羲俣扔心男┫拗埔蛩兀?物理？?jī)羲髁?、流速、污染物物理性質(zhì)化學(xué)？地域、季節(jié)、天氣生物？生物種類(lèi)、數(shù)量（營(yíng)養(yǎng)物濃度、環(huán)境因子）、代

4、謝的極限速度,因此水體的自?xún)羲俣仁怯邢薜?。在正常情況下，水體單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)正常生物循環(huán)中能夠同化有機(jī)污染物的最大數(shù)量稱(chēng)為自?xún)羧萘俊?在自?xún)羧萘糠秶鷥?nèi)水體的凈化是如何進(jìn)行的呢？,3.自?xún)舻倪^(guò)程,水體自?xún)暨^(guò)程大致如下a.污水排入河流的混合過(guò)程b.持久污染物的稀釋擴(kuò)散物理作用 有機(jī)污染物排入水體后被水稀釋?zhuān)袡C(jī)和無(wú)機(jī)固體沉降到河底；c.非持久污染物的稀釋擴(kuò)散d.水體的氧平衡,污水排入河流的混合過(guò)程 (1)豎向混合階段

5、 污染物排入河流后因分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散和彌散作用逐步向河水中分散，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻。 (2)橫向混合階段 當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過(guò)程。經(jīng)過(guò)一定距離后污染物在整個(gè)橫斷面達(dá)到濃度分布均勻。 (3)斷面充分混合后階段 在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處處相等。河水向下游流動(dòng)的過(guò)程中，持久性污染物濃度將不再變化，非持久性污

6、染物濃度將不斷減少。,,,,河流污染和自?xún)暨^(guò)程圖,污水,污化系統(tǒng)及其指示生物污化系統(tǒng) (也稱(chēng)有機(jī)污染系統(tǒng))是根據(jù)水體有機(jī)物污染程度的不同，對(duì)水體的一種分類(lèi)法。當(dāng)有機(jī)污染物排入河流，在其下游河段的自?xún)暨^(guò)程中，形成一系列污化帶。因各種水生生物需要不同的生存條件，故在各個(gè)帶中可找到不同的代表性指示生物，這些指示生物包括細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物等微生物，以及輪蟲(chóng)、浮游甲殼動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)及底棲動(dòng)物等。根據(jù)指示生物的不同，污化系統(tǒng)中的污化帶分為

7、多污帶、?-中污帶、?-中污帶和寡污帶。,多污帶（polysaprobic zone）,靠近排污點(diǎn)下游，河水深暗、渾濁，含大量有機(jī)物，BOD高，呈缺氧或厭氧狀態(tài)，污染嚴(yán)重。有機(jī)物分解產(chǎn)生H2S、NH3，使河水有異味。水生生物種類(lèi)極少，以厭氧和兼性厭氧微生物為主，無(wú)魚(yú)類(lèi)、顯花植物等。代表性的指示生物是細(xì)菌，且種類(lèi)多、數(shù)量大，每ml水中可達(dá)幾億個(gè)，例如硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲(chóng)。,中污帶(?-mesosaprob

8、ic zone),在多污帶下游，有機(jī)物量略減少，BOD下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物種類(lèi)增加，細(xì)菌數(shù)減少，但每毫升仍有幾千萬(wàn)個(gè)。代表性的指示生物舉例如下：天藍(lán)喇叭蟲(chóng)、椎尾水輪蟲(chóng)、櫛蝦、獨(dú)縮蟲(chóng)、顫藻、小球藻等。,?-中污帶（?-mesosaprobic zone）,光合微生物和綠色浮游生物大量出現(xiàn)，水中溶解氧升高，有機(jī)質(zhì)含量少，BOD很低，懸浮物進(jìn)一步減少，有機(jī)氮已轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+、NO2-和NO3- ，CO2與

9、H2S含量減少。,細(xì)菌數(shù)量減少，藻類(lèi)大量繁殖，輪蟲(chóng)、甲殼動(dòng)物和昆蟲(chóng)增加，生根的植物、魚(yú)類(lèi)出現(xiàn)。代表性生物：藻類(lèi)的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、短棘盤(pán)星藻、舟形藻、梭裸藻 ；原生動(dòng)物的草履蟲(chóng)、聚縮蟲(chóng)；微型后生動(dòng)物的腔輪蟲(chóng)、水蚤。,,寡污帶(oligosaprobic zone),河流自?xún)糇饔猛瓿?，有機(jī)物完全分解為無(wú)機(jī)物，BOD極低，溶解氧恢復(fù)正常，基本不含H2S，CO2含量較低，氮元素全部氧化為NO3-。指示生物：魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌 、隔板硅藻

10、、黃群藻 、玫瑰旋輪蟲(chóng)及其它藻類(lèi)，鐘蟲(chóng)、旋輪蟲(chóng)、水生植物與魚(yú)類(lèi)等。,以上污化系統(tǒng)只能反映有機(jī)污染的程度，不能反映有毒廢水的污染。,,有機(jī)物的自?xún)暨^(guò)程分三階段,,水體自?xún)暨^(guò)程的特征,,4．衡量水體污染與自?xún)舻闹笜?biāo),提問(wèn)：用什么指標(biāo)可以衡量河段水體污染與自?xún)羲幍碾A段?,水體外觀、化學(xué)指標(biāo)、溶解氧等,山東小清河,水體外觀,外觀特征：混濁程度、顏色及氣味等原 因：水中細(xì)菌種類(lèi)數(shù)量、懸浮物種類(lèi)數(shù)量,,,P/H指數(shù),P

11、:光能自養(yǎng)型生物數(shù)量H:代表異養(yǎng)型微生物數(shù)量P/H指數(shù)就是兩者的比值，P/H指數(shù)反映水體污染和自?xún)舫潭?,,BIP指數(shù),BIP =（無(wú)葉綠素的微生物數(shù)量）/（全部微生物數(shù)量）≈H/（P+H）×100%? 污染前 污染 凈化開(kāi)始 持續(xù) 結(jié)束?P/H： 高 下降 最低點(diǎn) 上升 高?BIP

12、： 0~8 上升 60~100 下降 0~8,,,溶解于水中的分子態(tài)氧稱(chēng)為溶解氧，它是水生生物主要的生存條件之一。天然水中溶解氧的含量與大氣壓力、空氣中氧的分壓和水溫等因素密切相關(guān)。大氣壓力減小，溶解氧量也減小。溫度升高，溶解氧量也顯著下降。水中含鹽量增加，也會(huì)使溶解氧量降低。表1列出在101.3Kp的大氣壓力下，空氣中氧含量20.9%時(shí)，氧在水中的溶解度。,溶解氧,,,表

13、1 不同溫度下氧在水中的溶解度,污染前 污染 凈化開(kāi)始 持續(xù) 結(jié)束 溶氧變化： 穩(wěn)定 迅速下降 快速增大 緩慢增大 穩(wěn)定,,,,,溶解氧可以用溶解氧測(cè)定儀隨時(shí)測(cè)定并迅速地得出結(jié)果。 在這個(gè)過(guò)程中，復(fù)氧和耗氧同時(shí)進(jìn)行。溶解氧的變化狀況反映了水體中有機(jī)污染物凈化的過(guò)程，因而可把溶解氧作為水體自?xún)舻臉?biāo)志。

14、溶解氧的變化可用氧垂曲線表示。,5.水體的氧平衡 （氧垂曲線，Oxygen Sag Curve）核心： 有機(jī)物耗氧分解（微生物作用）氧垂曲線作用： 反映河流中耗氧過(guò)程和復(fù)氧過(guò)程的綜合作用。臨界點(diǎn)：污染最嚴(yán)重的一點(diǎn)。 （臨界點(diǎn)前后為水質(zhì)惡化區(qū)）,溶解氧DO的變化情況：當(dāng)耗氧速率 > 復(fù)氧速率時(shí) 溶解氧曲線呈下降趨勢(shì)當(dāng)耗氧速率 = 復(fù)氧速率時(shí) 溶解氧曲線最低點(diǎn)，即最缺氧點(diǎn)當(dāng)耗

15、氧速率 < 復(fù)氧速率時(shí) 溶解氧曲線呈上升趨勢(shì),P,該圖DO曲線反應(yīng)了耗氧和復(fù)氧的協(xié)同作用。 最低點(diǎn)P為最缺氧點(diǎn)。若P點(diǎn)的溶解氧量大于有關(guān)規(guī)定的量，從溶解氧的角度看，說(shuō)明污水的排放未超過(guò)水體的自?xún)裟芰?。若排入有機(jī)污染物過(guò)多，超過(guò)水體的自?xún)裟芰Γ瑒tP點(diǎn)低于規(guī)定的最低溶解氧含量（小于3mg/L魚(yú)類(lèi)不能生存），甚至在排放點(diǎn)下的某一段會(huì)出現(xiàn)無(wú)氧狀態(tài)，此時(shí)氧垂曲線中斷，說(shuō)明水體已經(jīng)污染。在無(wú)氧情況下，水中有機(jī)物因厭氧微生物作用進(jìn)行厭

16、氧分解，產(chǎn)生硫化氫、甲烷等，水質(zhì)變壞，腐化發(fā)臭。,三個(gè)地段中氮元素的形態(tài)如何變化？根據(jù)：硝化細(xì)菌（耗氧）、反硝化細(xì)菌（無(wú)氧）的特點(diǎn)污染帶：氨高，無(wú)亞硝酸和硝酸根離子(厭氧反硝化)恢復(fù)帶：氨較少，微量亞硝酸根離子，硝酸根離子逐漸增加清潔帶：氨和亞硝酸根離子濃度很低，有硝酸根離子過(guò)程：有機(jī)氮—氨—亞硝酸根—硝酸根—氮?dú)?6. 持久污染物的稀釋擴(kuò)散持久性有機(jī)物,持久性物質(zhì)是指化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，難于降解轉(zhuǎn)化，在環(huán)境中不易消失，能長(zhǎng)時(shí)間滯

17、留的物質(zhì)，如，重金屬、陰離子等，符合這些條件的有機(jī)物，即持久性有機(jī)物（Persistent Organic Pollutants,簡(jiǎn)稱(chēng)POPs）。 《斯德哥爾摩公約》的附件對(duì)持久性的規(guī)定是：在水中的半衰期大于2個(gè)月或在土壤中、水體沉積物中的半衰期大于6個(gè)月。,式中：ρ—排放口下游河水的污染物濃度； ρW，qVw—污水的污染物濃度和流量 ρh，qVh—上游河水污染物濃度和流量。,,例題:

18、 某河水流量為0.225 m3/s,某持久性污染物A濃度為4.91mg/L,某廠排入河水的廢水量為536m3/d(0.006m3/s), 同一持久性污染物A的濃度為25mg/L。假設(shè)廢水與河水在廠排污口下游500米處達(dá)到完全混合，若此河段無(wú)其他廢水排入，試計(jì)算在下游500米處河水中污染物A的濃度。,解： ρ = （0.225× 4.91+0.006×25）/（0.225+0.006）

19、 = 5.43 mg/L,,,,式中： u—河水流速； x—初始點(diǎn)至下游x斷面處的距離； Mx—縱向分散系數(shù)； K—污染物分解速率常數(shù)； ρ0—初始點(diǎn)的污染物濃度； ρ—x斷面處的污染物濃度。,7、非持久性污染物

20、的稀釋擴(kuò)散和降解,8. 水體的氧平衡,需氧污染物排入水體后即發(fā)生生物化學(xué)分解作用，在分解過(guò)程中消耗水中的溶解氧。 在一維河流和不考慮擴(kuò)散的情況下，河流中的可生物降解有機(jī)物和溶解氧的變化可以用S-P(Streeter-Phelps)公式模擬。 S-P模型是研究河流中溶解氧變化的最早、最簡(jiǎn)單的耦合模型。它迄今仍得到廣泛地應(yīng)用（環(huán)評(píng)），也是研究各種修正模型和復(fù)雜模型的基礎(chǔ)。 它假設(shè)：氧化和復(fù)氧都是一級(jí)反應(yīng)；反應(yīng)速率常

21、數(shù)是一個(gè)定常數(shù)；虧氧的濃度變化僅是水中有機(jī)物耗氧和通過(guò)氣-液界面的大氣復(fù)氧的函數(shù)。,,,氧的消耗,運(yùn)算后得 或1.有機(jī)物的生物氧化2.硝化作用：水中存在氨，硝化作用會(huì)消耗溶解氧。3.水底沉泥的分解。4.水生植物的呼吸作用。5.無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)的影響。,虧氧量 水中氧飽和溶解度C與實(shí)際溶解氧含量X的差值 D=

22、 C–X 復(fù)氧速度即空氣中的氧溶入水中的速度，與水中的虧氧量成正比。 復(fù)氧速度 ∝ 虧氧量 ∴　d( D0- D )/dt = K2 式中 D — 起點(diǎn)虧氧量(mg/L) — t時(shí)刻水中的虧氧量(mg/L) K2 — 復(fù)氧常數(shù)（日-1）

23、 d D /dt = - K2ρD 計(jì)算后得 ㏑（ D / D0）= - K2 t D / D0 = e- K2 t 或 lg ( D / D0) = - K2t D / D0 = 10-K2t 其中 K2 = 0.

24、434K2' (復(fù)氧常數(shù)),,,,,,,D,/,/,在 , , 的初值條件下求得上述微分方程的解為：,D = D0 e- K2 t,dρD /dt =K1ρL - K2ρD,式中： ——x和x=0處的河水BOD5 濃度，m

25、g/L ——x和x=0處的河水虧氧濃度，mg/L —x和x=0處的河水溶解氧濃度 ， mg/L 河水的飽和溶解氧濃度，mg/L； t 初始點(diǎn)至下游x斷面處的河水流行時(shí) 間，d，t=x/u K1

26、 耗氧系數(shù) K2 復(fù)氧系數(shù),,,,,二、污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 a.河流 污染物在河流中的擴(kuò)散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影響。 b.河口 河流進(jìn)入海洋前的感潮河段。河口污染物的遷移轉(zhuǎn)化受潮汐影響，受漲潮、落潮、平潮時(shí)的水位、流向和流速的影響。會(huì)因水流不斷回蕩，延長(zhǎng)停留時(shí)間，甚至影響排放口上流

27、的河水。,c.湖泊、水庫(kù) 貯水量大，水流較慢，對(duì)污染物的稀釋、擴(kuò)散能力較弱。易在局部形成污染。水深超過(guò)一定深度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫度分層。 d.海洋 巨大的自?xún)裟芰?，但海灣或海域局部的納污和自?xún)裟芰Σ顒e很大。 e.地下水 污染是一個(gè)緩慢的過(guò)程，一旦污染難以恢復(fù)，污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化受多種因此影響。,河北省豐寧滿族自治縣黃土梁水庫(kù),三、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

28、的分級(jí)分類(lèi)與檢索1.環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)分類(lèi) 我國(guó)將環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)分為環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境方法標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 及 環(huán)境其它標(biāo)準(zhǔn) 六類(lèi)；國(guó)家級(jí)、地方級(jí)、行業(yè)級(jí) 三級(jí)。,(2)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)環(huán)境質(zhì)量要求，結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)和社會(huì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)污染源排入環(huán)境的有害物質(zhì)和產(chǎn)生的各種因素所做的控制。是國(guó)家根據(jù)技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，規(guī)定污染源排放污染物

29、的容許濃度或數(shù)量。它直接起到控制污染源的作用，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)重要控制手段。 該標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)；在標(biāo)準(zhǔn)中還分別列出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和超前標(biāo)準(zhǔn)。(3) 環(huán)境基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 這是在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化工作范圍內(nèi)，對(duì)有指導(dǎo)意義的符號(hào)、代號(hào)、圖式、量綱、導(dǎo)則等所作的統(tǒng)一規(guī)定，是制訂其他環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。,(4) 環(huán)境方法標(biāo)準(zhǔn) 是在環(huán)境保護(hù)工作中，以實(shí)驗(yàn)、分析、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、測(cè)定等所作的規(guī)定作業(yè)等方法