水体污染环境工程专业

1、水体污染水体污染36吨汽油威胁鄱阳湖未经处理的高浓度生产废水桶中为被污染的井水一、水体的概念一、水体的概念水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和海洋的总称。海洋的总称。其中陆地水体尤其是与人类生活密切相关的河流、湖泊、其中陆地水体尤其是与人类生活密切相关的河流、湖泊、水库和地下水是主要研究对象。水库和地下水是主要研究对象。在环境科学领域，水体是完整的生态系统或完整的自然综在环境科学领域，水体是完整的生态系统或完整的自然综合体。不仅包括水本身，还包括水中的溶解物质、悬浮物、合体。不仅包括水本身，还包括水中的溶解物质、悬浮物、胶体物质、

2、底质（泥）和水生生物等。胶体物质、底质（泥）和水生生物等。水体污染水体污染 在环境污染的研究中，区分在环境污染的研究中，区分“水水”和和“水体水体”两两个概念十分重要。个概念十分重要。 例如，在河流重金属污染的研究中，通过各种途例如，在河流重金属污染的研究中，通过各种途径进入水体的重金属污染物易于从水中转移到底泥里，径进入水体的重金属污染物易于从水中转移到底泥里，水中的重金属含量一般都不高，但地沉积物中重金属水中的重金属含量一般都不高，但地沉积物中重金属很容易得到积累。若着眼于水，似乎水污染并不严重，很容易得到积累。若着眼于水，似乎水污染并不严重，但是从整个水体看，污染就可能很严重。可见，但是

3、从整个水体看，污染就可能很严重。可见，水体水体污染不仅仅是水污染，还包括底泥污染和水生生物污污染不仅仅是水污染，还包括底泥污染和水生生物污染。染。二、二、 天然水的组成天然水的组成v微量元素：微量元素： I, Br, F, Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, MnI, Br, F, Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn等。等。天然水的组成主要有：天然水的组成主要有：v主要离子主要离子k k+ +, Na, Na+ +，CaCa2+2+, Mg, Mg2+2+, HCO, HCO3 3- -, , COCO3 32-2-,Cl,Cl- -和和SOSO4 42-2-等等8 8种离子。种

4、离子。v溶解性气体溶解性气体 主要是主要是O O2 2、COCO2 2, , 及少量的及少量的N N2 2,; H,; H2 2S; CHS; CH4 4v营养物质营养物质 NHNH4 4+ +,NO,NO2 2- -,NO,NO3 3- -,HPO,HPO4 42-2-,PO,PO4 43-3-v胶体胶体 SiOSiO2 2nHnH2 2O,Fe(OH)O,Fe(OH)2 2nHnH2 2O, O, AlAl2 2O O3 3 nH nH2 2O O 以及腐殖质等。以及腐殖质等。v悬浮物质悬浮物质 砂粒，粘土，细菌，藻类及砂粒，粘土，细菌，藻类及原生动物等。原生动物等。 天然水的物质组成天然

5、水的物质组成三、天然水体的自净作用三、天然水体的自净作用 污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低，生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低，这种现象称为水体的自净。这种现象称为水体的自净。 自净作用按净化机制分为自净作用按净化机制分为3类：类：物理净化物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用。：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用。化学净化化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用。等作用。生物净化生物净化：天然水体中的生物活动

6、过程，天然水体中的生物活动过程，特别重要的是水特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。中微生物对有机物的氧化分解作用。 物理物理净化净化化学化学净化净化生物生物净化净化水体自净作用水体自净作用稀释稀释扩散扩散沉淀沉淀挥发挥发氧化氧化还原还原分解分解凝聚凝聚中和中和生物活动生物活动水中的自净作用水中的自净作用水与大气间的自净作用水与大气间的自净作用水与底质间的自净作用水与底质间的自净作用底质中的自净作用底质中的自净作用在水中发生物理、在水中发生物理、化学、生物作用化学、生物作用气体的挥发、释放气体的挥发、释放和氧气溶入和氧气溶入沉淀和吸附沉淀和吸附微生物氧化分解微生物氧化分解自净作用按发生

7、场所可分为自净作用按发生场所可分为4类：类：四、水体污染四、水体污染所谓水体污染就是指大量污染物进入水体，其含量超过所谓水体污染就是指大量污染物进入水体，其含量超过了水体的本底值或水体的自净能力，造成水质恶化，从了水体的本底值或水体的自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功能。而破坏了水体的正常功能。1、污水的水质指标、污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污染的程度，通常用悬浮物（了反映水体被污染的程度，通常用悬浮物（SS）、）、有机物（有机物（COD、BOD、TOC）、酸碱度（）、酸碱度（PH值）、值）、细

8、菌和有毒物质等指标来表示。细菌和有毒物质等指标来表示。 污染的分类污染的分类化学性化学性污染污染物理性物理性污染污染生物性生物性污染污染酸酸碱碱污污染染重重金金属属污污染染有有机机物物污污染染毒毒物物污污染染悬悬浮浮物物污污染染热热污污染染放放射射性性污污染染水体污染水体污染致致病病细细菌菌病病毒毒污污染染（1）悬浮物：）悬浮物：是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降体污染的基本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降低生活和工业用水的质量，影响水生生物的生长。低生活和工业用水的质量，影响水生生物的生长。 （2）有机物：

9、）有机物：由于有机物的组成比较复杂，要分析测由于有机物的组成比较复杂，要分析测定各种有机物的含量比较困难，通常用定各种有机物的含量比较困难，通常用生物化学需氧生物化学需氧量量、化学需氧量化学需氧量和和总有机碳总有机碳等三个指标来表示有机物等三个指标来表示有机物的浓度。的浓度。 生物化学需氧量生物化学需氧量，简称为生化需氧量，用，简称为生化需氧量，用BOD表示。表示。是指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气量。是指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气量。BOD越高，表示水中需氧有机物越多。越高，表示水中需氧有机物越多。 有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：有机物经微生物分解的过程通常为两

10、个阶段： 第一阶段第一阶段 有机物有机物CO2、H2O、NH3等等RCH（NH2）COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3 第二阶段第二阶段 NH3NO2-、NO3- 2NH3+3O2=2HNO2+2H2O 2HNO2+O2=2HNO3 第二阶段对环境卫生的影响较小，废水的第二阶段对环境卫生的影响较小，废水的BOD通常只指通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。 200C时，一般生活污水中需时，一般生活污水中需20天左右才能基本完成第一阶天左右才能基本完成第一阶段的分解过程。一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段段的分解过程。一般有机物五日生化需

11、氧量约占第一阶段生化需氧量的生化需氧量的75，目前普遍以，目前普遍以5天作为测定天作为测定BOD的标准时的标准时间，所测定值称为间，所测定值称为五日生化需氧量（五日生化需氧量（BOD5）。化学需氧量化学需氧量(COD) 化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有机物时，所化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有机物时，所需氧化剂的数量，用需氧化剂的数量，用O2mg/L表示。表示。 常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，前者测定常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，前者测定值通常低于后者。值通常低于后者。 COD不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完全氧化有机

12、物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因此不如此不如BOD确切。确切。 总有机碳总有机碳(TOC) 总有机碳表示水体中所有有机污染物的含碳量，也是评总有机碳表示水体中所有有机污染物的含碳量，也是评价水体中有机污染物的一个综合指标。价水体中有机污染物的一个综合指标。总需氧量（总需氧量（TOD） TOD表示水体有机物中表示水体有机物中C、H、N、S全部被氧化时即全部被氧化时即生成生成CO2、H2O、SO2和和NO时所需氧气的量。时所需氧气的量。 （3）PH值：值：污水的污水的PH值对污染物的迁移转化、污水值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水处理、

13、水中生物的生长繁殖等均有很大处理厂的污水处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响，因此成为重要的污水指标之一。的影响，因此成为重要的污水指标之一。 （4）细菌。）细菌。一部分细菌是无害的；另一部分细菌，一部分细菌是无害的；另一部分细菌，对人、畜是有害的。对人、畜是有害的。 （5）有毒物质。）有毒物质。各国都根据实际情况制定出地面水各国都根据实际情况制定出地面水中有毒物质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无中有毒物质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物质（主要是重金属）和有机有毒物质（主要机有毒物质（主要是重金属）和有机有毒物质（主要是指酚类化合物、农药等）。是指酚类化合物、农药等）。

14、除了上述五种表示水体污染的指标外，还有温度、颜除了上述五种表示水体污染的指标外，还有温度、颜色、总氮色、总氮(TN)、总磷、总磷(TP)、放射性物质浓度等，也是、放射性物质浓度等，也是反映水体污染的指标。反映水体污染的指标。 2水体污染源水体污染源 水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型。水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型。 自然污染源：自然污染源：自然界本身的地球化学变化异常释放自然界本身的地球化学变化异常释放有害物质或造成有害影响的场所。有害物质或造成有害影响的场所。 人为污染源：人为污染源： 工业污染源：工业污染源： 生活污染源生活污染源 农业污染源农业污染源 3水体中的

15、污染物质水体中的污染物质 水体污染物的分类方法不一。如从卫生学角度，多按水体污染物的分类方法不一。如从卫生学角度，多按化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物划分；从化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物划分；从化学角度，多按无机有毒物质、无机无毒物质、有机有化学角度，多按无机有毒物质、无机无毒物质、有机有毒物质、有机无毒物质等划分。毒物质、有机无毒物质等划分。 主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、磷等植物营养物质。磷等植物营养物质。酸碱酸碱 酸主要来自矿山排水及许多工业废水酸主要来自矿山排水及许多工业废水 。碱。碱主要来自碱法造纸、化学纤维制

16、造、制碱、主要来自碱法造纸、化学纤维制造、制碱、制革等工业的废水。酸碱污染会改变水体制革等工业的废水。酸碱污染会改变水体的的pH值，抑制细菌和其它微生物的生长，值，抑制细菌和其它微生物的生长，影响水体的生物自净作用，还会腐蚀船舶影响水体的生物自净作用，还会腐蚀船舶和水下建筑物，影响渔业，破坏生态平衡，和水下建筑物，影响渔业，破坏生态平衡，并使水体不适于作饮用水源或其它工、农并使水体不适于作饮用水源或其它工、农业用水。业用水。这类物质具有强烈的生物毒性，排入水体后常会影响这类物质具有强烈的生物毒性，排入水体后常会影响水中生物，并可通过食物链危害人体健康。这类污染物都具水中生物，并可通过食物链危害

17、人体健康。这类污染物都具有明显的累积性，可使污染影响持久和扩大。有明显的累积性，可使污染影响持久和扩大。最典型的无机有毒物质是重金属和氰化物等。最典型的无机有毒物质是重金属和氰化物等。氰化物（氰化物（CN）水体中氰化物主要来源于电镀、炼焦、煤气、金银选矿及水体中氰化物主要来源于电镀、炼焦、煤气、金银选矿及某些化工厂排放的废水等。氰化物是剧毒物质，各种氰化某些化工厂排放的废水等。氰化物是剧毒物质，各种氰化物分离出物分离出CN-及及HCN的难易程度不同，因而毒性也不相同。的难易程度不同，因而毒性也不相同。氰化物会抑制细胞呼吸，造成人体组织严重缺氧，口服氰化物会抑制细胞呼吸，造成人体组织严重缺氧，口

18、服0.3-0.5mg就会致死。对鱼类和其他水生生物也有很大毒性。就会致死。对鱼类和其他水生生物也有很大毒性。有机无毒物主要指耗氧有机物。天然水中的有机物一有机无毒物主要指耗氧有机物。天然水中的有机物一般是水中生物生命活动产物。般是水中生物生命活动产物。这些物质的共同特点是，没有毒性，进入水体后，这些物质的共同特点是，没有毒性，进入水体后，在微生物的作用下，最终分解为简单的无机物质，并在微生物的作用下，最终分解为简单的无机物质，并在在生物氧化分解过程中消耗水中的溶解氧。生物氧化分解过程中消耗水中的溶解氧。因此，这些物质过多地进入水体，会造成水体中因此，这些物质过多地进入水体，会造成水体中溶溶解氧

19、解氧严重不足甚至耗尽，从而恶化水质，并对水中生物严重不足甚至耗尽，从而恶化水质，并对水中生物的生存产生影响和危害。的生存产生影响和危害。 （4 4）有机有毒物质）有机有毒物质有机有毒污染物质的种类很多，且这类物质的污染有机有毒污染物质的种类很多，且这类物质的污染影响、作用也不同。影响、作用也不同。酚类化合物酚类化合物酚是芳香族碳氧化合物，酚是芳香族碳氧化合物，苯酚苯酚是其中最简单的一种。是其中最简单的一种。酚类化合物是有机合成的重要原料之一，具有广泛的用酚类化合物是有机合成的重要原料之一，具有广泛的用途。途。酚作为酚作为种原生质毒物，可使蛋白质凝固，主要作种原生质毒物，可使蛋白质凝固，主要作用

20、于神经系统。水体受酚污染后，会严重影响各种水生用于神经系统。水体受酚污染后，会严重影响各种水生生物的生长和繁殖，使水产品产量和质量降低。生物的生长和繁殖，使水产品产量和质量降低。 多氯联苯（多氯联苯（PCB） PCB是一种化学性能极为稳定的化合物。它进入人体是一种化学性能极为稳定的化合物。它进入人体主要蓄积在脂肪组织及各种脏器内。多氯联苯可引起皮肤主要蓄积在脂肪组织及各种脏器内。多氯联苯可引起皮肤损害和肝脏损害等中毒症状。严重者可发生急性肝坏死而损害和肝脏损害等中毒症状。严重者可发生急性肝坏死而致肝昏迷和肝肾综合症，甚至死亡。致肝昏迷和肝肾综合症，甚至死亡。 米糠油事件：米糠油事件： 发生于发

21、生于1968年日本北九州市、爱知县一带，因食年日本北九州市、爱知县一带，因食用油厂在生产米糠油时，使用多氯联苯作脱臭工艺中用油厂在生产米糠油时，使用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，这种毒物混入米糠油中被人食用后中毒，的热载体，这种毒物混入米糠油中被人食用后中毒，患病者超过患病者超过 1万人，万人，16人死亡。人死亡。多环芳烃类多环芳烃类指多环结构的碳氢化合物，种类很多，如苯并芘、二指多环结构的碳氢化合物，种类很多，如苯并芘、二苯并芘、苯并蒽等。其中以苯并（苯并芘、苯并蒽等。其中以苯并（）芘（简记）芘（简记B BP P ）最受关注，最受关注，3 3，4-4-苯并（苯并（）芘已被证实是强致癌物质之）

22、芘已被证实是强致癌物质之一。在地表水中，已知的多环芳烃类有一。在地表水中，已知的多环芳烃类有2020多种，其中有七、多种，其中有七、八种具有致癌作用。八种具有致癌作用。（5 5）热污染）热污染热电厂等的冷却水是热污染的主要来源。这种废水直热电厂等的冷却水是热污染的主要来源。这种废水直接排入天然水体，可引起水温升高，造成水中溶解氧减少，接排入天然水体，可引起水温升高，造成水中溶解氧减少，还会使水中某些毒物的毒性升高。水温升高对鱼类的影响还会使水中某些毒物的毒性升高。水温升高对鱼类的影响最大，可引起鱼类的种群改变与死亡。最大，可引起鱼类的种群改变与死亡。（6 6）放射性物质）放射性物质自然界中的许

23、多元素和同位素具有天然放射性，一般来自然界中的许多元素和同位素具有天然放射性，一般来说其放射剂量性都很微弱，对生物没有什么危害。说其放射剂量性都很微弱，对生物没有什么危害。人工放射性污染主要来源于铀矿开采和精炼、原子能工人工放射性污染主要来源于铀矿开采和精炼、原子能工业、放射性同位素的使用等。这些放射性污染物放出的业、放射性同位素的使用等。这些放射性污染物放出的、 等射线可损害人体组织，并可蓄积在人体内造成长等射线可损害人体组织，并可蓄积在人体内造成长期危害，促成贫血、白血球增生、恶性肿瘤等各种病症。期危害，促成贫血、白血球增生、恶性肿瘤等各种病症。（7 7）病原微生物污染）病原微生物污染“病

24、原生物病原生物”是指能引起疾病的微生物和寄生虫的总称。是指能引起疾病的微生物和寄生虫的总称。生活污水、医院污水以及屠宰肉类加工等污水，含有各类病生活污水、医院污水以及屠宰肉类加工等污水，含有各类病毒、细菌、寄生虫等病原微生物，流入水体会传播各种疾病。毒、细菌、寄生虫等病原微生物，流入水体会传播各种疾病。第四节第四节 主要污染物在水环境中的变化主要污染物在水环境中的变化 一、需氧污染物在水环境中的变化一、需氧污染物在水环境中的变化 生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微生物作用下分解生成白质、木质素等有机化合物

25、，可在微生物作用下分解生成简单的无机物简单的无机物CO2、H2O等。这些有机物在分解的过程中等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的溶解氧，因而称为需氧污染物。需消耗大量的溶解氧，因而称为需氧污染物。 引起的水质变化表现为引起的水质变化表现为: 水体透明度下降水体透明度下降 水体发黑、发臭水体发黑、发臭 有气体从水中冒出有气体从水中冒出 水体表面有浮渣水体表面有浮渣一）需氧有机物的生物降解作用一）需氧有机物的生物降解作用 需氧有机物一般分为需氧有机物一般分为3大类：碳水化合物、蛋白质和脂肪大类：碳水化合物、蛋白质和脂肪 蛋白质的生物降解如果是在缺氧水体中，硝化作用不能蛋白质的生物降解如果是在缺

26、氧水体中，硝化作用不能进行，会在反硝化细菌的作用下，发生反硝化作用。进行，会在反硝化细菌的作用下，发生反硝化作用。 上述的三种有机物的生物降解作用有其共同特点：首先上述的三种有机物的生物降解作用有其共同特点：首先在细胞外发生水解，复杂化合物分解成简单物质，然后在细胞外发生水解，复杂化合物分解成简单物质，然后进入细胞内部作进一步分解。分解产物有两方面作用，进入细胞内部作进一步分解。分解产物有两方面作用，一是被合成为细胞材料，二是生成能量，供细菌生长繁一是被合成为细胞材料，二是生成能量，供细菌生长繁殖。殖。 二）需氧有机污染物降解与溶解氧平衡二）需氧有机污染物降解与溶解氧平衡在污染河流中耗氧作用和

27、复氧作用影响着水中溶解氧含量在污染河流中耗氧作用和复氧作用影响着水中溶解氧含量耗氧作用：耗氧作用：主要是耗氧有机物降解时耗氧，此外还包括水生生物的呼主要是耗氧有机物降解时耗氧，此外还包括水生生物的呼吸、底泥厌气分解产生的有机酸和还原性气体释放到水吸、底泥厌气分解产生的有机酸和还原性气体释放到水中以及废水中还原性物质等引起水体耗氧中以及废水中还原性物质等引起水体耗氧。复氧作用：复氧作用：空气中的氧溶于水和水生植物光合作用放出氧，使空气中的氧溶于水和水生植物光合作用放出氧，使DO增增加。加。巴特希和英格莱姆用图描述了被生活污水污染的河流中巴特希和英格莱姆用图描述了被生活污水污染的河流中BOD与与D

28、O的相互关系。的相互关系。 第一段（第一段（aoao）：有机物浓度高，耗氧速率大于复氧速率，）：有机物浓度高，耗氧速率大于复氧速率，DODO大幅度下降；大幅度下降；O O点溶解氧最低点溶解氧最低-氧垂点氧垂点 第二段（第二段（oaoa）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速率，率，DODO开始逐渐回升。开始逐渐回升。 第三段（第三段（b b以后）：溶解氧回升至起始阶段。以后）：溶解氧回升至起始阶段。1 1、有机物耗氧动力学、有机物耗氧动力学当沿水流方向输移的有机物量当沿水流方向输移的有机物量扩散稀释量，扩散稀释量，Q Q河河,q,q污污不变，不变，T T水不

29、变时，有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有水不变时，有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量机物量 由由dc/dt =-kc dc/dt =-kc 积分可得：积分可得： c ct t=c=co o1010-kt-kt c co o初始时刻的有机物浓度；初始时刻的有机物浓度； c ct tt t时刻水中残留的有机浓度；时刻水中残留的有机浓度； k k耗氧速率常数，单位：耗氧速率常数，单位：d d-1-1； t t天数天数 温度越高温度越高, ,生物活性越强，生物活性越强，k k越大越大 2525时，时，k=0.159dk=0.159d-1-1。半衰期约为。半衰期约为2 2天天 1414时，

30、时，k=0.075dk=0.075d-1-1。半衰期为。半衰期为4 4天天 有机物生化降解的半衰期有机物生化降解的半衰期t t1/21/2有机物浓度降为原来的有机物浓度降为原来的50%50%所需的时间。所需的时间。 由由 ct=co10-kt 1/2=10-kt t1/2=lg2/k k=0.301/k k 20 20时，时，普通生活污水的普通生活污水的k=0.1dk=0.1d-1-1。该条件下。该条件下,有机物生有机物生化降解的半衰期为化降解的半衰期为3 3天天2 2、复氧作用定律、复氧作用定律 复氧过程受溶解和扩散作用的控制。即溶解速度与复氧过程受溶解和扩散作用的控制。即溶解速度与亏氧亏氧

31、量成正比，扩散速度与河水中两点间的溶解氧浓量成正比，扩散速度与河水中两点间的溶解氧浓度差成正比。度差成正比。亏氧亏氧（dissolved oxygen deficit）亦称）亦称“缺氧量缺氧量”。水。水体中饱和溶解氧和现存溶解氧的差。单位是体中饱和溶解氧和现存溶解氧的差。单位是mg/L。耗氧愈。耗氧愈多，亏氧量愈大，同时由大气补充水中的氧量也愈多。多，亏氧量愈大，同时由大气补充水中的氧量也愈多。 3 3、河流溶解氧下垂曲线、河流溶解氧下垂曲线 有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水的溶解氧，使河水亏氧亏氧；另一方面，空气中的氧通

32、过河；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。所以流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。所以耗氧耗氧与与复氧复氧是同时存在的，污水排入后，是同时存在的，污水排入后，DO曲线呈悬索曲线呈悬索状态下垂，故称为氧垂曲线。状态下垂，故称为氧垂曲线。c：临界点：临界点a ：DO最大亏缺最大亏缺当污水未进入河流前，当污水未进入河流前，大气复大气复氧量氧量与水中生物的与水中生物的耗氧量耗氧量近似近似相等，相等，溶解氧处于饱和状态。溶解氧处于饱和状态。河流接纳了耗氧有机物后，微河流接纳了耗氧有机物后，微生物对其氧化分解需消耗大量生物对其氧化分解需消耗大量的氧，使得的氧，使得

33、大气复氧来不及补大气复氧来不及补充充，水中溶解氧含量下降，这，水中溶解氧含量下降，这时时耗氧速度大于复氧速度耗氧速度大于复氧速度；随着水中有机物减少，耗氧量减少，水中复氧量相应增加，此随着水中有机物减少，耗氧量减少，水中复氧量相应增加，此时水中时水中耗氧速度等于复氧速度耗氧速度等于复氧速度，氧垂曲线氧垂曲线出现最低点，称该点出现最低点，称该点为临界点；为临界点；其后，因有机物大为减少，耗氧速度小于复氧速度，氧其后，因有机物大为减少，耗氧速度小于复氧速度，氧垂曲线逐渐上升。垂曲线逐渐上升。河流水质模型河流水质模型描述河流水质的第一个模型是由斯特里特和菲尔普在描述河流水质的第一个模型是由斯特里特和

34、菲尔普在1925年提出的，简称年提出的，简称S-P模型，模型，S-P模型迄今仍得到广泛的模型迄今仍得到广泛的应用，它也是各种修正和复杂模型的先导和基础。应用，它也是各种修正和复杂模型的先导和基础。S-P模型用于描述一维稳态河流中的模型用于描述一维稳态河流中的 BODDO 的变的变化规律。化规律。该模型对研究氧垂曲线，临界点溶解氧含量以及到达该模型对研究氧垂曲线，临界点溶解氧含量以及到达临界点的时间或距离，对河流水质控制与规划等都有重要临界点的时间或距离，对河流水质控制与规划等都有重要的应用价值。的应用价值。二、植物营养物二、植物营养物 植物营养物质植物营养物质是指促使水中植物生长，从而加速水体

35、富营是指促使水中植物生长，从而加速水体富营养化的各种物质，主要指氮、磷。养化的各种物质，主要指氮、磷。其主要来源是人为源，包括其主要来源是人为源，包括 农田施肥农田施肥,农业废弃物（植物农业废弃物（植物 杆、牲畜粪便等）杆、牲畜粪便等）城市生活污水（包括含磷洗涤剂）城市生活污水（包括含磷洗涤剂）某些工业废水（制革、造纸、肉类加工、炼油）某些工业废水（制革、造纸、肉类加工、炼油）1、水体富营养化概述：、水体富营养化概述： 富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类及其它水生生物异常繁殖，引起水体透明度和溶使藻类及其它水生生物异常繁殖

36、，引起水体透明度和溶解氧的变化，造成水质恶化，加速湖泊老化，导致湖泊解氧的变化，造成水质恶化，加速湖泊老化，导致湖泊生态系统和水功能的破坏。生态系统和水功能的破坏。 实际上，富营养化是湖泊在自然演变过程中的一种实际上，富营养化是湖泊在自然演变过程中的一种自然现象。从湖泊学的意义上，湖泊有其发生、发展及自然现象。从湖泊学的意义上，湖泊有其发生、发展及消亡的过程。具体地说，随着时间的推移，湖泊中的氮、消亡的过程。具体地说，随着时间的推移，湖泊中的氮、磷等营养物质逐渐累积，由贫营养湖向富营养湖演变，磷等营养物质逐渐累积，由贫营养湖向富营养湖演变，最后发展成沼泽和干地。不过，在自然条件下，这种湖最后发

37、展成沼泽和干地。不过，在自然条件下，这种湖泊演变的进程非常缓慢，通常是以地质年代来计算。泊演变的进程非常缓慢，通常是以地质年代来计算。 特征特征贫营养湖泊贫营养湖泊富营养湖泊富营养湖泊湖的形态湖的形态水色水色透明度透明度溶解氧溶解氧营养物营养物生物群落生物群落深、湖岸陡深、湖岸陡淡、呈蓝色淡、呈蓝色高高浓度高浓度高N0.3mg/LP0.3mg/LP0.03mg/L种类少，数量多，主要是种类少，数量多，主要是蓝藻，一般缺乏底栖动物。蓝藻，一般缺乏底栖动物。富营养湖泊与贫营养湖泊的特征富营养湖泊与贫营养湖泊的特征特征特征贫营养湖泊贫营养湖泊富营养湖泊富营养湖泊微生物数微生物数 量量 品品 种种 分

38、分 布布昼夜间的迁移昼夜间的迁移水华现象水华现象稀稀 少少很很 多多可生长至深层可生长至深层频繁频繁很少出现很少出现丰丰 富富较较 少少主要在水体表面主要在水体表面有有 限限经常发生经常发生富营养湖泊与贫营养湖泊的特征富营养湖泊与贫营养湖泊的特征2 2、 水体富营养化程度与营养元素含量的关系水体富营养化程度与营养元素含量的关系据测定，每增殖据测定，每增殖1g1g藻类，约消耗藻类，约消耗0.009gP0.009gP、0.063gN0.063gN、0.07gH0.07gH、0.36gC0.36gC、0.50g 0.50g 氧以及氧以及MnMn、FeFe、CuCu、MoMo等各等各种微量元素。种微量

39、元素。LiebigLiebig最小值定律：最小值定律：藻类生长会因水中某种元素不足而受藻类生长会因水中某种元素不足而受到抑制。这种元素称为到抑制。这种元素称为限制性元素限制性元素。据计算，每据计算，每1g N1g N可增殖可增殖10.8g10.8g藻类，每藻类，每1gP1gP可增殖可增殖7878克藻类。克藻类。 由此可见，水体中由此可见，水体中N N、P P含量直接决定藻类的繁殖速度，含量直接决定藻类的繁殖速度，因而影响到湖泊富营养化进程。其中因而影响到湖泊富营养化进程。其中P P是最主要的限制性是最主要的限制性因子。因子。因此，控制水体富营养化，最重要的是控制因此，控制水体富营养化，最重要的

40、是控制P P污染污染物进入水体物进入水体。富营养化程度富营养化程度总磷总磷无机氮无机氮极贫极贫51001500水体中氮水体中氮/磷含量磷含量(mg/m3)与富营养化程度与富营养化程度之间的关系之间的关系(托马斯托马斯)水体中氮水体中氮/磷含量磷含量(mg/m3)与富营养化程度与富营养化程度之间的关系之间的关系(坂本坂本)富营养化程度富营养化程度总磷总磷无机氮无机氮贫营养贫营养22020200中营养中营养1030100700富营养富营养10905001300流动水流动水2230501100水体总氮和总磷允许负荷水体总氮和总磷允许负荷(g/ m3a)(日本日本)平均水深平均水深(m)允许负荷允许负

41、荷危险负荷危险负荷总氮总氮总磷总磷总氮总氮总磷总磷510501001502001.01.54.06.07.59.00.070.150.250.400.500.602.03.08.012.015.018.00.130.200.500.801.001.20含含N N化合物在水体中的转化化合物在水体中的转化第一步是含第一步是含N N化合物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等有化合物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等有机氮转化为无机氮中的氨氮；机氮转化为无机氮中的氨氮；第二步则是氨氮的亚硝化和硝化，使无机氮进一步转化。第二步则是氨氮的亚硝化和硝化，使无机氮进一步转化。 从污染物的转化过程来看，有机氮从污染物的转

42、化过程来看，有机氮NHNH3 3NONO2 2NONO3 3可可作为需氧物污染物的自净过程的判断标志。作为需氧物污染物的自净过程的判断标志。 但从另一方面考虑，这一过程又是耗氧有机物向营养但从另一方面考虑，这一过程又是耗氧有机物向营养污染物的转化过程，在水中它们提供了藻类繁殖所需的污染物的转化过程，在水中它们提供了藻类繁殖所需的N N元素。元素。蛋白质蛋白质水解酶水解酶 亚硝酸亚硝酸氨氨亚硝化菌亚硝化菌硝酸硝酸硝化菌硝化菌 3. N3. N、P P化合物在水体中的转化化合物在水体中的转化含含P P化合物在水体中的转化化合物在水体中的转化 磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷 P P

43、在水体中的转化只能进行固、液之间的循环。水体中的在水体中的转化只能进行固、液之间的循环。水体中的可溶性磷很容易与可溶性磷很容易与CaCa2+2+、FeFe3+3+、AlAl3+3+等离子生成难溶性沉淀等离子生成难溶性沉淀物而沉积于水体底泥中。物而沉积于水体底泥中。 沉积物中的沉积物中的P P，通过湍流扩散再度释放到上层水体中去。，通过湍流扩散再度释放到上层水体中去。或者当沉积物可溶性或者当沉积物可溶性P P大大超过水中大大超过水中P P的浓度时，则可能再的浓度时，则可能再次释放到水层中去。这些次释放到水层中去。这些P P又会被各种水生生物加以利用。又会被各种水生生物加以利用。在湖泊水体中在湖泊

44、水体中P P的含量超出的含量超出0.05mg/L0.05mg/L时，就会出现藻类迅时，就会出现藻类迅速增殖现象。速增殖现象。 若要防止湖泊水体发生富营养化，水中若要防止湖泊水体发生富营养化，水中P P的含量应控制在的含量应控制在0.02mg/L0.02mg/L以下，无机氮含量应控制在以下，无机氮含量应控制在0.3mg/L0.3mg/L以下。以下。3 3、富营养化的危害、富营养化的危害1.水体外观呈色、变浊、影响景观：水体外观呈色、变浊、影响景观：内陆湖：水华（水花内陆湖：水华（水花 Water bloom);海洋：赤潮（红潮海洋：赤潮（红潮 Red tide)2.水体散发不良气味：土腥素，硫醇

45、、吲哚、胺类、酮水体散发不良气味：土腥素，硫醇、吲哚、胺类、酮类等；类等；3.溶解氧下降：分解有机物及藻类残体造成细菌的大量溶解氧下降：分解有机物及藻类残体造成细菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧气。繁殖，消耗掉水中的氧气。4.水生生物大量死亡。水生生物大量死亡。5.有些产生毒素：甲藻产生石房毒素、进入食物链。有些产生毒素：甲藻产生石房毒素、进入食物链。 人们打捞由于水体富营养化导致的过量生长的水葫芦“滇池蓝藻水华污染控制技术研究滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地的重力斜筛基地的重力斜筛自动脱水设备在对蓝藻进行脱水处理。脱水后藻浆经自动脱水设备在对蓝藻进行脱水处理。脱水后藻浆经去毒处理，可成为上好的

46、有机肥料或饲料。去毒处理，可成为上好的有机肥料或饲料。3 3、富营养化的监测、富营养化的监测 监测：监测：N、P元素的含量，水体中元素的含量，水体中N0.3mg/L、P0.02mg/L时，藻类生长加快。时，藻类生长加快。 日本学者提出，按下式计算：日本学者提出，按下式计算： 耗耗O2量量 无机无机N( g/L) 无机无机P( g/L) 1500 若结果若结果 1，富营养化将出现。，富营养化将出现。 1三、油类物质三、油类物质 近年来，石油及其油类制品对水体的污染比较突近年来，石油及其油类制品对水体的污染比较突出，在石油开采、储运、炼制和使用过程中，排出的出，在石油开采、储运、炼制和使用过程中，

47、排出的废油和含油废水使水体遭受污染。石油化工、机械制废油和含油废水使水体遭受污染。石油化工、机械制造行业排放的废水也含有各种油类。造行业排放的废水也含有各种油类。 随着石油事业的迅速发展，油类物质对水体的污染随着石油事业的迅速发展，油类物质对水体的污染愈来愈严重，在各类水体中以海洋受到油污染尤为严重。愈来愈严重，在各类水体中以海洋受到油污染尤为严重。 油的污染不仅不利于水的利用，而且当油在水面形油的污染不仅不利于水的利用，而且当油在水面形成油膜后，影响氧气进入水体，对生物造成危害。此外，成油膜后，影响氧气进入水体，对生物造成危害。此外，油污染还破坏海滩休养地、风景区的景观与鸟类的生存。油污染还

48、破坏海滩休养地、风景区的景观与鸟类的生存。西班牙被原油污染的海岸西班牙被原油污染的海岸墨西哥原油泄漏事件墨西哥原油泄漏事件受石油污染的小鸟受石油污染的小鸟满身粘满油污的鹈鹕在浑浊的油污中痛苦挣扎满身粘满油污的鹈鹕在浑浊的油污中痛苦挣扎 四、重金属四、重金属 1、重金属在环境中的行为和影响主要特征：、重金属在环境中的行为和影响主要特征： 在自然界中分布非常广泛。在自然界中分布非常广泛。 在生产和生活中有着广泛的应用，各种各样的重金属污在生产和生活中有着广泛的应用，各种各样的重金属污染源由此而存在于环境中。染源由此而存在于环境中。 重金属具有不同的价态、活性和毒性效应。通过水解反重金属具有不同的价

49、态、活性和毒性效应。通过水解反应，重金属易生成沉淀物。重金属还可以与无机、有机配应，重金属易生成沉淀物。重金属还可以与无机、有机配体反应，生成络合物和螯合物。体反应，生成络合物和螯合物。 重金属对人体和生物体的危害重金属对人体和生物体的危害特点在于：第一，毒性大；特点在于：第一，毒性大；第二，生物不易降解，却能将某些重金属转化为毒性更强第二，生物不易降解，却能将某些重金属转化为毒性更强的金属有机化合物；第三，食物链的生物富集放大作用；的金属有机化合物；第三，食物链的生物富集放大作用；第四，通过多种途径进入人体，并积蓄在某些器官中，造第四，通过多种途径进入人体，并积蓄在某些器官中，造成慢性中毒。

50、成慢性中毒。 目前最引起人们注意的是目前最引起人们注意的是汞、镉、铅、砷、铬汞、镉、铅、砷、铬等。等。2 2、重金属在水体中的转化、重金属在水体中的转化 重金属在水体中不能为微生物所降解，只能产生各种形态重金属在水体中不能为微生物所降解，只能产生各种形态之间的相互转化以及分散和富集，这种过程称之为重金属的之间的相互转化以及分散和富集，这种过程称之为重金属的迁移。迁移。 重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。为机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。 机械迁移机械迁移是指重金属离子以溶

51、解态或颗粒态的形式被水是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运，迁移过程服从水力学。流机械搬运，迁移过程服从水力学。物理化学迁移物理化学迁移是指重金属以简单离子、配离子或可溶性是指重金属以简单离子、配离子或可溶性分子，在环境中通过一系列物理化学作用（水解、氧化、还分子，在环境中通过一系列物理化学作用（水解、氧化、还原、沉淀、溶解、吸附作用等）所实现的迁移与转化过程。原、沉淀、溶解、吸附作用等）所实现的迁移与转化过程。这是重金属在水环境中最重要的迁移转化形式。这是重金属在水环境中最重要的迁移转化形式。 重金属在水环境中的物理化学迁移主要包括下述几种作用重金属在水环境中的物理化学迁移主要包括下述几种作用 沉淀作用沉淀作用 重金属在水中可生成氢氧化物，硫化物或碳酸盐重金属在水中可生成氢氧化物，硫化物或碳酸盐等难溶物质。其结果使重金属污染物在水体中的扩散速度等难溶物质。其结果使重金属污染物在水体中的扩散速度和范围受到限制，这从水质自净方面看是有利的，但大量和范围受到限制，这从水质自净方面看