第三章水体污染

第三章水体污染与水体自净《环境水利学》水体污染主要污染物及其危害水体自净水环境容量污染物在水体中的迁移转化水污染防治本章重点内容污水排放口《环境水利学》第一节水体污染waterbodypollution一、水体污染状况二、水体污染及污染物三、水体污染源

四、水体污染的危害返回一、水体污染状况每年3月22日是“世界水日”

2006年联合国在全球第14个“世界水日”前夕3月16日发布三年一度的《世界水资源发展报告》。联合国《报告》称，滋养着人类文明的河流在许多地方被掠夺式开发利用，加上工业活动造成的全球暖化，未来的水资源已严重受到威胁———全球500条主要河流中至少有一半严重枯竭或被污染。

1.淡水恶化惊人全球250条大河奔向“死亡”2005年秋季，号称水资源最为丰富的亚马逊河遭遇了40年来的最大干旱，由此造成的森林火灾危险和公共健康安全问题严重威胁了沿岸16个城市，被誉为“地球之肺”和“生物天堂”的亚马逊热带雨林生态环境受到极大挑战。在巴西亚马逊河两大支流之一的索利蒙伊斯河岸边，一只小船停泊在因水位下降而裸露出的河底沙滩旁。

以“圣河”闻名的约旦河，长度为167公里，昔日给耶稣施行浸礼的圣河如今成了污水池，名存实亡，破坏是毁灭性的。世界上最长的无坝水道、北美地区主要河流育空河（YukonRiver）的大马哈鱼大批死亡———因为水温过高。2.中国水体污染现状（1）七大水系水污染现状环境保护总局发布的《中国环境状况公报》称，全国近14万公里河流进行的水质评价，近40%的河水受到了严重污染；全国七大江河水系中劣V类水质占41%。而环保总局发布的另一项重要调查显示，在被统计的我国131条流经城市的河流中，严重污染的有36条，重度污染的有21条，中度污染的有38条。

我国七大水系水质恶化，长江干流污染较轻。2009年最新的调查显示，长江干流六成河水目前已遭污染，超过Ⅲ类水的断面已达38%，比8年前上升了20.5%。长江江面垃圾污染较重，垃圾已严重妨碍葛洲坝水电站的正常运行，影响了长江三峡的自然景观。珠江干流污染较轻，监测的62.5％的河段为Ⅲ类和优于Ⅲ类水质，29.2％的河段为Ⅳ类水质，其余河段为Ⅴ类和超Ⅴ类水质。

黄河面临污染和断流的双重压力，监测的66.7％的河段为Ⅳ类水质。黄河干流近40％的水质为Ⅴ类，基本丧失水体功能。治理淮河水体污染，涉及我国七分之一人口，历时十多年，声势浩大。尽管淮河是中国投入最多、开展污染治理最早的，10多年来，先后召开7次淮河流域会议进行治理，共投入910亿元。但如今仍是一条污染最严重的河流。淮河在评价的2000公里的河段中，78.7%的河段不符合饮用水标准，79.7%的河段不符合渔业用水标准，32%的河段不符合灌溉用水标准。

10年前，淮河还生长着60多种鱼类资源，可如今这些鱼类几乎绝迹。

淮河干流水质以Ⅲ、Ⅳ类为主，支流污染仍然严重，一级支流有52％的河段为超Ⅴ类水质，二、三级支流有71％的河段为超Ⅴ类水质。淮河爆发有史以来最大污染团,10年治污成泡影!!淮河自1978年以来发生多次重大污染事故：◆1989年，1.1亿立方米的污水经蚌埠闸下泄，形成60公里污水带，淮阴市经济损失1250万元；◆1994年，发生震动全国的“7·２3”特大污染事故，持续时间55天，污染农田5000余亩，经济损失1.7亿元；◆2001年，淮河上游1.44亿立方米污水形成20余公里污水带；◆2002年，1.3亿立方米污水下泄，造成下游水面严重污染；2004年7月16日～20日，淮河支流洪河、涡河上游局部地区降下暴雨，沿途各地藏污闸门被迫打开，5亿多吨高指标污水，形成150多公里长的污水带，“扫荡”淮河中下游，一路浩浩荡荡杀奔洪泽湖，满河黑暗，鱼虾蟹伏尸千里,创下淮河污染“历史之最”。

一场暴雨揭出淮河治污“十年之丑五十年代淘米洗菜，六十年代洗衣灌溉，七十年代水质变坏，八十年代鱼虾绝代，九十年代身心受害。第一部流域性水污染防治法规：1995年8月8日第183号国务院令，《淮河流域水污染防治暂行条例》。反思十年治淮：原因错综复杂地方保护投入不足体制不顺急功近利法制不全技术低下参与不够

海滦河水系污染严重，总体水质较差。监测的50％的河段为Ⅴ类和超Ⅴ类水质。

大辽河水系总体水质较差，污染严重。监测的50％的河段为超Ⅴ类水质。

松花江水质与往年相比有所改善。监测的70.6％的河段为Ⅳ类水质。（2）湖泊水污染现状

当江河被污染所侵袭时，与其同吞吐的湖泊就很难独善其身了。据环保总局发布的环境质量状况报告显示，我国“三湖”(滇池，巢湖，太湖)的水污染正在日益加重；有着“千湖之省”美誉的湖北省武汉市，覆盖城区的38个湖泊污染负荷远远超过其水环境容量，其中32个湖泊水质为劣V类。

1986年至2008年重点湖泊水质：滇池一直为Ⅴ类至劣Ⅴ类，富营养化程度严重；太湖重度污染，中度富营养；巢湖中度污染，中度富营养；洪泽湖重度污染，轻度富营养；洞庭湖中度污染，中营养；鄱阳湖轻度污染，中营养。（3）海洋水污染现状

以海洋为归宿的河流湖泊带给接纳者的同样是污染。据广州海洋地质调查局的调查结果表明，珠江口海域有95%的海水被重度污染。曾经是我国富饶“海上粮仓”的东海却在每年4到6月赤潮频发。专家指出，全国的污染通过河流向沿海集中的结果。☞二、水体污染及污染物

《环境水利学》next1.天然水质背景值（本底值）天然水从本质上看，应属于未受人类排污影响的各种天然水体中的水。目前这种水的范围在日益减少，只有在河流的源头、荒凉地区的湖泊、深层地下水、远离陆地的大洋等处，才可能取得代表或近似代表天然水质的天然水。尽管如此，我们仍可以从这样的天然水中，发现和得到一些有用的规律和现象。(一)、水体污染的定义

在任何天然水中，都含有各类溶解物和悬浮物，并且随着地域的不同，各种水体中天然水含有的物质种类不同，浓度各异。但它却代表着天然水的水质状况，即天然水质背景值，或水环境背景值。(一)、水体污染的定义

自然本底值（环境背景值）是指在不受污染的情况下，环境组成的各要素中（如大气、水体、岩石、土壤、等），与环境污染有关的各种化学元素的含量及其基本的化学成份。

它反映环境质量的原始状态。

一、水体污染的定义水质本底值

（自然背景值）

指水体尚未受到明显和直接污染的水质成分、含量和状况。反映水体水质在自然界存在和发展的过程中，原有的成分和特征。

受到人类活动影响的水体，其水中所含的物质种类、数量、结构均会与天然水质有所不同。以天然水中所含的物质作为背景值，可判断人类活动对水体的影响程度，以便及时采取措施，提高水体水质。2.水体污染当前关于水体污染的概念有以下几种：⑴水体受人类活动或自然因素的影响，使水的感官性状、物理化学性能、化学成分、生物组成以及底质情况等方面产生了恶化，称为“水污染”。⑵排入水体的工业废水、生活污水及农业径流等的污染物质，超过了该水体的自净能力，引起的水质恶化称为“水污染”。⑶污染物质大量进入水体，使水体原有的用途遭到破坏。以上概念不够全面，对水污染的定义，不能仅从其含有什么物质及其含量来界定，研究水污染的目的是为了保护水源，以便更好地利用水资源，因此，水污染定义必须与水的使用价值联系起来。一、水体污染的定义

1984年颁布的《水污染防治法》中“水污染”的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康，或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

一、水体污染的定义指当污染物进入水体后，其含量超过了水体的自净能力，使水体水质、底质的物理化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体使用价值和使用功能的现象。

一、水体污染的定义准确定义水体污染的原因有：自然污染和人为污染。1、物理作用（扩散、迁移、沉降积累等）2、化学及物理作用（中和、氧化还原、分解化合等）3、生物及生物化学作用二、水体污染机理

污染物进入水体后，发生两个相互关联的过程：一是水体污染恶化过程，二是水体污染的净化过程。三、.水体污染恶化过程（1）

溶解氧DO下降过程排入水体中的有机物，在好氧细菌的作用下，被分解为简单的有机物直至转化为无机物，要消耗大量溶解氧，水质恶化。水体底部多为厌氧条件，底泥中的有机物在厌氧细菌的作用下产生出硫化氢、甲烷等还原性气体，水体中溶解氧的下降，威胁水生生物的生存。

（2）水生生态平衡破坏过程由于水体中溶解氧的下降，营养物质增多，使低等水生动物、植物大量繁殖，鱼类等高等水生生物迁移、死亡。

（3）低毒变高毒过程由于水体中pH值、氧化还原、有机负荷等条件的改变多使低毒化合物转化为高毒化合物。如三价铬、五价砷、无机汞可转化为更毒的六价铬、三价砷、甲基汞。

(4)污染物由低浓度向高浓度转化过程由于物理堆积和生物富集作用，使低浓度向高浓度转化。如重金属、难分解有机物、营养物向底泥的积累过程，使底泥的污染物浓度升高；由于生物的食物链作用，使污染物在鱼类或其它水生生物体里富集，造成污染物的高浓度。污染源分类方法有：（一）按造成水体污染原因分为：天然、人为污染源两种。（二）按受污染的水体分为：地面水、地下水和海洋污染源三种。四、污染源类型（主要有四种）（四）按污染源的分布特征分为（p30）

1.点污染源

2.面污染源

3.线污染源（三）按污染源释放的有害物质种类分为：物理性污染源(如热污染)、化学性污染源(如无机物或有机物)、生物性污染源(如细菌)。

指以地点集中的形式排入水体的污染源。包括工厂、矿山、生活排污口,主要指工业污染源和生活污染源。1.点污染源

工业废水是水体中最主要的点污染源，它量大、面广、含污染物多、成分复杂，在水中不易净化，处理也较困难。

1.点污染源一、排放量大，污染范围广，排放方式复杂

二、污染物种类繁多，浓度波动幅度大

三、污染物质毒性强，危害大

四、污染物排放后迁移变化规律差异大

1、点污染源PointSources

工业废水

五、

恢复比较困难

（1）工业污染源工业污水是目前造成水体污染的主要来源和环境保护的主要防治对象。在工业生产过程中排出的废水、污水、废液等统称工业废水。废水主要指工业用冷却水；污水是指与产品直接接触、受污染较严重的排水；废液是指在生产工艺中流出的废液。工业废水由于受产品、原料、药剂、工艺流程、设备构造、操作条件等多种因素的综合影响，所含的污染物质成分极为复杂，而且在不同时间里水质也会有很大差异。1.点污染源工业污染源如按工业的行业来分，则有冶金工业废水、电镀废水、造纸废水、无机化工废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、石油炼制废水、石油化工废水、化学肥料废水、制药废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水、食品加工废水等。1.点污染源各类废水都有其独特的特点。根据所含污染物的不同，工业废水可分为以下几种（p30）：①含有机污染物的废水：该废水会成为微生物的营养源，在其分解过程中会消耗水中溶解氧。②含无机污染物的废水：含有大量钠、钙、镁阳离子及硫酸根、氯离子和氢氧根等阴离子的废水，会改变水的硬度、酸碱度。1.点污染源③含化学毒物的废水：抑制水体的自净作用。④含悬浮物的废水⑤造成热污染的废水：影响鱼类生长，降低水中溶解氧的含量；⑥有色、臭、味的废水。1.点污染源据统计，全国21000多家石化企业中，位于长江、黄河沿岸的石化企业达13000多家。像小造纸、小皮革等项目在水环境敏感地区大起炉灶的现象比比皆是。如此产业布局的最严重后果就是大量污水在可能未经处理的情况下倾注到大江小河。据国家环保总局的调查统计，目前我国工业污水排放量每年达到300多亿吨，尤其是七大水系所承载的工业污水排放与日俱增。1.点污染源（2）生活污染源是指由人类消费活动产生的污水，城市和人口密集的居住区是主要的生活污染源。点源除了固定点源外，还有移动点源，如轮船等。1.点污染源生活污水从城乡的各个角落冲出并有愈演愈烈之势。据了解，中国一年洗衣污水量就将近22亿吨，相当于34个十三陵水库，76个昆明湖。仅北京市和上海市2006年生活污水分别就达到9亿和11亿吨。全国大小城市的生活污水的排放量已经超过了工业污水的排放量。1.点污染源2、面污染源

污染物来源于水体的集水面积上，主要指农田、林区、城市地面，如雨水的地面径流、水土流失以及农田大面积排水等。农业污染源：是指由于农业生产而产生的水污染源。如降水所形成的径流和渗流把土壤中的氮、磷和农药带入水体；由牧场、养殖场、农副产品加工厂的有机废物排入水体，都可使水质恶化，造成河流、水库、湖泊等水体污染甚至富营养化。农业污染源的特点是：面广、分散、难于治理。2.面污染源来自于农业的面源污染超过工业污染已经成为我国水污染的一个重要特征。研究表明，农村面源污染在各类环境污染中的比重占到30%-60%，并成为水污染的重中之重，其中污水中COD(含氧量)排放已超过城市和工业源的排放总量。过量使用化肥造成的污染十分惊人。2.面污染源如化肥施于土壤中，只有小部分被作物吸收，大部分则在雨水的作用下或渗透到地下污染地下水，或随地表径流进入河流、稻田、池塘。由于化肥会造成水域富营养化或饮用水源硝酸盐含量超标，因此已经危害水质的“第一隐形杀手”。

2.面污染源农业污染对水资源形成伤害的另一大力量来源于畜禽和水产养殖业污染。有调查数据显示：养殖一头牛产生并排放的废水超过22个人生活产生的废水；北京近郊养殖场排放的有机物污染，相当于全市工农业生产污水和生活废水中所含的有机污染物的2-3倍。2.面污染源3、线污染源稳定的线污染源有：输油管道、污水沟道；不稳定的线污染源有：公路、铁路、航线。

五、水体主要污染物mainPollutants1、酸碱

酸主要来自矿山排水及许多工业废水

。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的pH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、农业用水。2、耗氧有机物

organicwaterpollutants排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少

。影响鱼类和水生生物的生存

，造成水体变黑发臭

。3、重金属

比重大于或等于5.0的金属。在正常的天然水中含量均很低。在环境污染方面所说的重金属主要指Hg、Cd、Pb、Cr等生物毒性显著的重金属元素，还包括具有重金属特性的Zn、Cu、Co、Ni、Sn等。重金属是具有潜在危害的重要污染物质，最主要的特性是：不能被生物降解，有时还可能被生物转化为毒性更大的物质；能被生物富集于体内，既危害生物，又能通过食物链，成千上万倍地富集，而达到对人体相当高的危害程度。Hg人的致死剂量为1~2g。Hg浓度0.006~0.01mg/L可使鱼类或其它水生动物死亡，浓度0.0lmg/L可抑制水体的自净作用。甲基汞能大量积累于脑中，引起乏力、动作失调、精神混乱甚至死亡。Cd进入人体后，主要累积于肝、肾内和骨骼中。能引起骨节变形，自然骨折，腰关节受损，有时还引起心血管病。

Pb在人体内积累，引起贫血、肾炎、神经炎等症状。4、非金属毒物

这类物质包括毒性很强且危害甚大的氰化物、As、有机氯农药、酚类化合物、多环芳烃等。（1）氰化物剧毒物质，一般人只要误服0.1g左右的KCN或NaCN便立即死亡。水体中的氰化物主要来源于工业企业排放的含氰废水，如电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤冷却水、化工厂的含氰废水，以及选矿废水.

（2）As是传统的剧毒物，As2O3即砒霜，对人体有很大毒性。岩石风化、土壤侵蚀、火山作用以及化工、有色冶金、炼焦、造纸等工业废水排放都能使As进入天然水中。（3）酚类化合物水体遭受酚污染后严重影响水产品的产量和质量。水体中酚的来源主要是冶金、煤气、炼焦、石油化工、塑料等工业排放的含酚废水。根据酚在水中对人的感官影响，一般规定饮用水挥发酚浓度为0.001mg/L，水源的水中最大允许浓度可以是0.002mg/L，地面水最高容许浓度为0.01mg/L。城市生活污水也是酚污染物的来源。

5、植物性营养物NutrientsPollution

主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，它们是植物生长发育所需的养料。这类营养物质过量排入水流缓慢的水体易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。

水体中N、P营养物质的最主要来源有：（1）雨水。（2）农业排水。（3）生活污水。

6、悬浮物

SS-SuspendedSolids使水体变浑，影响水生植物的光合作用，堵塞鱼鳃，导致鱼的死亡；污泥层，会危害底栖生物的繁殖，影响渔业生吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。

油能在水面形成一层油膜，从而使大气与水面隔绝，破坏正常的复氧条件，导致水体缺氧，降低水体的自净能力。另外，油还能堵塞鱼的鳃部引起鱼窒息死亡，甚至还能使鸟类遭到危害。石油所含的多环芳烃，可通过食物链进入人体，对于人体有致癌作用。海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响。(1)

使水体溶解氧浓度降低，大气中的氧向水体传递的速率也减慢；会导致生物耗氧速度加快，促使水体中的溶解氧更快被耗尽，水质迅速恶化，造成异色和水生生物因缺氧而死.(2)加快藻类繁殖，从而加快水体富营养化进程。(3)导致水体中的化学反应加快，使水体的物理化学性质如离子浓度、电导率、腐蚀性发生变化，从而引起管道和容器的腐蚀。(4)加速细菌生长繁殖，增加后续水处理的费用。7、热污染ThermalPollution热污染主要来源于工矿企业向江河排放的冷却水

8、放射性污染物放射性物质是指各种放射性元素，如238U、236Ra、40K等。这类物质通过自身的衰变而放射具有一定能量的射线，如α、β和γ射线，能使生物和人体组织受电离而受到损伤，某些放射元素还可被水生生物浓缩，通过食物链进入人体，使人体受到内照射损伤。废水中的致病微生物及其它有害的生物体。主要包括病毒、病菌、寄生虫卵等各种致病体。9、生物污染物inorganicpollutants病原体

生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫，会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。

返回四、水体污染的危害1.严重影响人体健康以水为媒介的疾病.传染病(伤寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等).受化学污染引起的病（克山病、大骨节病、地甲病等,此外还有一些重金属，有毒化学品污染）.我国主要的水媒疾病（肝吸虫病、姜片虫病、蚊媒传染的疾病等）四、水体污染的危害2.水污染造成水生态系统破坏

四、水体污染的危害3.水污染加剧了缺水状况四、水体污染的危害

4.水污染对农业的危害

《环境学概论》

各种天然水体因时空分布、水动力条件、更替方式及水质状况等特征不同，遭受污染的特点及污染效应也不同。现将各种水体的污染特点综述如下六、水体污染特点（一）河流污染的特点（二）湖泊污染的特点（三）地下水污染的特点1、河流污染程度随污径比而变2、河流污染物扩散快

3、河流污染危害大，影响范围广

4、河流污染较易控制

（一）河流污染的特点（p27）

污径比：一定水体内排放的污水流量与河流径流量的比值。河流径流量和排入河流中的污水、污物量决定径污比。

排污量相同，河流径流量大则污染轻，反之就重。河流径流量随时间变化，因此河水污染程度也随时间变化。一般河流，污径比越小，稀释能力越强，稀释容量越大，水质不易被污染；反之则水质易受污染。

1、河流污染程度随污径比而变我国南方大江大河径流量大，污径比小。如长江和珠江的污径比在0.01左右，珠江为0.008，长江为0.014，总体上水质尚好；北方一些河流污径比大，如辽河为0.053，海河、滦河为0.128。1、河流污染程度随污径比而变1、河流污染程度随污径比而变2、河流污染物扩散快

3、河流污染危害大，影响范围广

4、河流污染较易控制

（一）河流污染的特点

2、河流污染物扩散快一是由于河流本身的流动；二是因为河流内有洄游习性的鱼类存在。

1、河流污染程度随污径比而变2、河流污染物扩散快

3、河流污染危害大，影响范围广

4、河流污染较易控制

（一）河流污染的特点

河流污染通过河网不断汇流影响下游广大地区，使与河流有密切水力关系的地下水和汇入的水体相继污染，从而影响居民生活饮用水、淡水养殖业、农业灌溉、工业用水。3、河流污染危害大，影响范围广1、河流污染程度随污径比而变2、河流污染物扩散快

3、河流污染危害大，影响范围广

4、河流污染较易控制

（一）河流污染的特点

河水由于单向流动而且交替更新快，当停止排污时，河流水质的恢复也较快。

4、河流污染较易控制1、湖泊污染物来源广、途径多、种类复杂，面源污染所占比重大2、湖泊对污染物搬运、混合和稀释能力较弱3、湖泊对污染物生物降解、转化和富集作用强（二）湖泊污染的特点

湖泊大多地形低洼，为典型陆内沉积环境，自然和人为因素所形成的各种物质最终都将汇入其中。由于地表分散状态的面源污染物较多，使湖泊污染较难治理。1、湖泊污染物来源广、途径多、种类复杂，面源污染所占比重大

由于湖泊(尤其内陆封闭湖)，水流流速小，进入湖泊的污染物不易被混合、搬运；在湖泊污染的过程中，沉降作用较为明显。2、湖泊对污染物搬运、混合及稀释能力较弱降解作用：有机物＋微生物

无机物苯酚

C6H5OH H2O+CO2富集作用：指生物通过食物链作用，使分散的污染物产生浓缩和积累。转化：指水体中某些重金属可在微生物作用下，转化为毒性更强的金属化合物。如：汞的甲基化即无机汞转化为毒性更强的有机汞，又叫甲基汞。3、湖泊对污染物生物降解、转化和富集作用强1、污染物来源复杂：有直接污染和间接污染之分

直接污染：污染物随各种补给水源和渗漏通道集中或面式的直接渗入使水体污染。间接污染：指污染物作用于其他物质，并使之污染地下水。（三）地下水污染的特点（四个）2、地下水污染的过程缓慢：

因地下水的流速小。3、地下水污染不易发现：由于发生在地下4、地下水污染较难治理：地下水的交替更新缓慢。第三节水体自净及环境容量

一.水体的自净作用返回二、水环境容量（一）水体自净的含义(p39)1.水体自净（self-purificationofwaterbody）：广义:是污染物进入水体后，由于物理、化学、生物等作用，经过一段时间(距离)后，污染物的总量减少或浓度降低，水质部分或完全得到恢复。水体的这种水质恢复功能，称为水体自净能力。狭义:是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。

《环境水利学》2.水体自净的意义：

水体都有一定的自净能力，但在特定地区、一定时间内水体的自净能力是有限的(1)研究和正确运用水体自净规律，是减少或消除水体污染的途径之一；(2)在确定允许排入水体的污染物量时，水体自净能力也是一个重要决策因素。3、水体自净发生地点水体自净可以发生在水中，如污染物在水中的稀释、扩散和水中生物化学分解等；水体自净可以发生在水与大气界面，如酚的挥发；水体自净可以发生在水与水底间的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底质中污染物的分解等。（二）水体自净机制

水体自净作用按其机制分为：物理净化作用、化学及物理化学净化作用和生物净化作用。(p39)1.物理净化污染物进入水体后，通过稀释、扩散、挥发、沉降、迁移等物理作用，使水体中污染物浓度降低或总量减少，从而使水体得到净化，称为物理净化。(p39)(1)稀释:当可溶性污染物进入水体后，在一定范围内相互混掺，使污染物浓度降低，称为稀释。

稀释效果取决于径污比、水体特征与污水排放特征(排污口位置、污水排放方式、排放强度)等因素有关，稀释的快慢取决于水体的水动力条件。河流具有最好的稀释效能，而地下水体稀释速度的最慢。产生稀释作用主要有以下两种运动形式（A）

平流或对流:污染物随同水流质点沿流速方向运动。(B)

扩散:污染物质在水体中产生浓度梯度场，污染物质由高浓度区向低浓度区散开。包括分子扩散和紊动扩散。分子扩散：是指在浓度差或其他推动力的作用下，由于分子、原子等的热运动所引起的物质在空间的迁移现象为分子扩散，是质量传递的一种基本方式。以浓度差为推动力的扩散，是自然界和工程上最普遍的扩散现象。以温度差为推动力的扩散称为热扩散。在电场、磁场等外力作用下发生的扩散，则称为强制扩散。紊动扩散：在紊流中存在着大小不等的涡漩，这些涡漩在相互交错不停地运动着,这种紊动现象使水中的动量、热量与质量向全部水域扩散，称为紊动扩散。在无紊动水体的扩散中只有分子扩散起作用；而紊动水体则是分子扩散与紊动扩散共同作用的结果。此时污染物浓度远小于排放口污水与天然水混合的快慢与混合后浓度的大小，取决于天然水体的稀释能力。在完全混合断面处，可采用污染物的混合浓度c表示，即（3-1）式如下

(2)挥发与沉降

挥发：如油类物质进入水体后，较轻的成分经挥发进入大气并转化为非烃类物质，使水体得到净化。沉降：有些污染物进入水体后，可向底质中沉降和累积，从而降低水中污染物的浓度。1、沉降途径：

①悬浮的固相物质在水流变缓时，因重力作用而沉降。②水中胶体微粒和其他微粒，可吸附某些污染物质，使其粒径或比重改变而产生沉降。

③污染物由于化学作用，通过结晶、吸附、凝聚等产生沉降。④污染物被水生动植物吸收利用后，通过代谢物、动植物残体及食物链转移，随生物的生命活动而产生沉降。2、沉降作用的大小（沉降速度）的计算：2.化学及物理化学净化(1)氧化还原作用：①氧化环境：若水体中含有大量的溶解氧，具有很强的氧化能力，有利于微生物对有机物的氧化作用；还可使重金属离子被氧化成难溶的沉淀物，进入底泥，使水体得到净化。②不含硫化氢的还原环境：多出现在溶解氧含量低而有机物含量高的弱矿化水中。由于厌氧微生物分解作用，使水中出现甲烷CH4、氢气及其他离子，也可使某些重金属还原成难溶化合物，沉积在底泥中，使水体净化。③含硫化氢的还原环境

多在水体底泥中，微生物利用水中SO42-的氧来氧化有机质，生成大量H2S，与水中重金属生成难溶的硫化物而沉淀，水体可得到净化，但因硫化氢使水体散发臭味，对周围环境不利。此外，氧化还原作用还可改变某些污染物的毒性。例如含铬废水，cr3＋存在于还原环境，毒性小；而cr6＋存在于氧化环境，毒性较强；汞的甲基化过程在还原环境内受到抑制等。(2)酸碱中和作用

当酸或碱性工业废水排入水体后，由于水体本身有一定酸或碱的缓冲范围，因而PH值变化不明显。

进入水中的无机酸可与水中粘土类物质、硫酸盐或其他硅酸盐起中和反应；进入水体的碱性物质可与碳酸氢盐或游离CO2起中和反应，形成难溶的沉淀物。因而天然水体对酸、碱污染物有一定的自净能力。（3）吸附与凝聚天然水体中存在着大量硅、铝氧化物胶体或蒙脱土、高岭土及腐殖质胶体物质，有巨大的比表面积（单位体积的表面积），并带有电荷，能吸附各种阴、阳离子，使污染物凝聚成较大颗粒沉淀下来，达到净化水质的效果。

3.生物化学净化天然水体中存在各种水生生物，通过生物代谢作用，可使水中污染物数量减少、浓度下降、毒性减轻甚至消失，这就是生物净化过程（p41）。

淡水生态系统中的生物净化以细菌为主，有机污染物在溶解氧充足条件下,可分解为简单无机物,

水体得到自净。一些特殊的微生物和高级水生植物，如浮萍、凤眼莲等，能吸收并浓缩水中的汞、镉等重金属元素或生物难降解的有机物，经过生物固定，沉积在水体的底部，使水逐渐得到净化。

生物化学净化作用不仅使污染物的浓度降低，还可使污染物总量减少。从某种意义上讲，生物化学净化作用才能使受到污染的水体得到真正的自净。生物化学净化量的大小，常用以下数学表达式，即

S=KC（3-3）

S－每日生物化学净化量，(mg/L.d)；

C－可被生物化学作用降解的污染物的初始浓度(mg/L)；

K－该污染物的生化降解速率常数，1/d。小结水体自净作用的强弱和自净容量的大小受水量、水质及一系列水文条件(如流量、流速、河流弯曲复杂程度等)影响。自净作用是自然沉降作用、稀释作用、有机物的生物降解、复氧作用(溶解氧浓度的恢复)、日照等许多作用联合的结果。(三)影响水体自净的因素(p42)

1．污染物本身的性质及浓度

各类污染物的物理、化学特性不同，进入水体中含量不同，对水体自净作用产生的影响也不同。污染物分为：①易降解或难降解的污染物。②易被生物化学作用分解或易被化学作用分解的污染物。③在好氧条件下降解或在厌氧条件下降解的污染物。④是高浓度或低浓度的污染物等。2．水体的水情要素主要水情要素有：水温、流量、流速和含沙量等。

水温可直接影响水中污染物的化学反应速度，还影响水中饱和溶解氧浓度和水中微生物的活性，从而影响水体的自净作用。水温与太阳辐射条件及水体特性(水深、水温分层等)有关。水体的流量、流速等水文水力学条件，直接影响水体的稀释、扩散能力和水体复氧能力。

含沙量大小也影响污染物的迁移和转化，因泥沙颗粒能吸附水中某些污染物，当污染物被泥沙吸附并沉降时，水体就会得到净化。3．溶解氧含量

溶解氧是维持水生生物和净化能力的基本条件，也是衡量水体自净能力的主要指标。溶解氧主要来自水体和大气之间界面的气体交换和水生植物光合作用的增氧，它们构成水体复氧过程。

4．水生生物

水体中的生物种类和数量与水体自净关系密切，尤其是微生物的种类、数量及活跃程度是关键，同时水中生物种群、数量及变化也可反映水体污染自净的程度，变化趋势。5.其他环境因素

水体自净作用还与大气污染降尘、太阳辐射、水体本身营养物质含量、比例及底质特征、周围地质地貌等条件有关。

（四)水体污染的自净方程

为定量描述天然水体自净规律，建立了许多数学模型，称为水体污染的自净方程。下面以河流溶解氧变化为例，加以说明。几乎所有河流都会受到需氧有机物的污染，在降解过程中要消耗大量的溶解氧DO，溶解氧DO的变化是水体自净的主要标志之一。

（四)水体污染的自净方程水体中溶解氧DO浓度变化主要受以下两种因素影响(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)复氧:空气中的氧溶于水中、水生植物的光合作用产生氧，使水体复氧。溶解氧变化曲线可看出耗氧与复氧两种作用的结果，导致水体中溶解氧的浓度变化，如图所示的氧垂曲线。详见后章内容

S-P模型用于描述一维稳态均匀河流中的BOD-DO的变化规律。S-P模型迄今有80多年历史，已得到广泛的应用，它是各种修正和复杂模型的先导与基础。

S-P模型的建立基于两项假设(1)

只考虑好氧微生物参加的BOD衰减反应。(2)

河流中的耗氧只是BOD衰减反应引起的。BOD衰减速率与DO减少速率相同，复氧速率与河水中的亏氧量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—河水的亏氧值（mg/L）＝饱和溶解氧浓度Cs-实际溶解氧浓度C；k1—河水中BOD衰减(耗氧)速度常数，1／d；k2—河水中的复氧速度常数，1／d；t—河水的流动时间，d。

S-P模型的基本方程解析解

当边界条件为方程的解析解为(5-75):时S-P模型的临界点和临界点氧浓度S-P模型引入自净系数f＝k2/k1，当dD/dt＝0时有L＝fD：L>fD，dD/dt>0，河流中的溶解氧呈下降态势；L=fD，dD/dt=0，河流中的溶解氧保持不变；L<fD，dD/dt<0，河流中的溶解氧呈上升态势；S-P模型的缺陷

S-P模型应用于高污染河流的水质分析时，由于起始BOD浓度大，DO临界值会出现负数，而导致S-P模型失效。3．S-P模型的修正型(2)多宾斯－坎普(Dobbins—Camp)模型一维静态河流，考虑地面径流和底泥释放BOD所引起的BOD变化速率，该速率以

R表示。考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径流所引起的溶解氧变化速率，以P表示。f反映自净过程的快慢，各种水体的f值可参考下表各种水体自净系数f的参考值(20℃)(p44)水体名称自净系数f小池和滞水0.5～1.0低流速的大河1.5～2.0缓慢河流和大湖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

水体自净能力在水质净化和水质管理中广泛应用，许多污水处理方法如生化处理、氧化塘等都是利用水体的各种净化能力，此外还利用引水冲污、人工复氧等措施强化水体自净能力。

（五）水体自净过程的特征（7个）

1）污染物浓度逐渐下降；2）一些有毒污染物经物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒物质；3）重金属污染物以溶解态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥；4）部分复杂有机物被微生物利用和分解，变成二氧化碳和水；

（五）水体自净过程的特征

5）不稳定污染物转变成稳定的化合物；6）自净过程初期，水中溶解氧含量急剧下降，到达最低点后又缓慢上升，逐渐恢复至正常水平；7）生物种类和个体数量随着自净过程及有毒物质浓度或数量的增加下降，然后逐渐回升，最终趋于正常的生物分布。

第四节水环境容量（P44）

(一)环境容量的定义和影响因素（二）水环境容量的定义和影响因素

(三)水环境容量分类

(四)水环境容量的特征

(一)环境容量的定义和影响因素

1.环境容量的定义：环境容量是根据环境管理的需要提出的，1968年日本学者首先采用这个概念来控制污染物排放总量。至今，环境容量在环境保护工作中已有广泛的应用，特别是应用于区域污染物总量控制和区域环境规划。

(一)环境容量的定义和影响因素

容量是一定空间容纳某种物质的能力。环境容量是指在不破坏人类生存、自然生态的前提下，在环境质量标准约束下，某一环境所能容纳污染物的最大负荷量。如果污染物数量超过最大容纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。按要素分类，可将环境容量划分为大气环境容量、水环境容量、土壤环境容量和绿地环境容量等。

(一)环境容量的定义和影响因素

2.环境容量的影响因素（1）环境的背景条件：气象、水文、植被、生物种群特征等；

（2）环境的特定功能：常用环境质量标准来表示。

（二）、水环境容量(一)环境容量的定义和影响因素

（二）水环境容量的定义和影响因素

(三)水环境容量分类

(四)水环境容量的特征

（二）水环境容量的定义和影响因素

1.水环境容量定义(p44)：是指某一水环境单元在给定的环境目标下，所能容纳的污染物的量。也就是环境单元依靠自身特性使本身功能不至于破坏的前提下，能够允许容纳的污染物的量。在实际应用中，水环境容量就是指最大允许纳污量。

（二）水环境容量的定义和影响因素

允许纳污量是指在排污口空间分布及排污方式给定条件下，环境单元所能允许排放污染物的量。允许纳污量不仅与水质标准有关，而且与污染源的时空分布有关。

（二）水环境容量的定义和影响因素

水环境容量是制定地方性、专业性水域排放标准的依据；是环境管理部门制定环境规划的依据，确定在固定水域到底允许排入多少污染物。（二）水环境容量的定义和影响因素

2.水环境容量影响因素（3个）：

(1)自然环境－水体特征：反映水体物理化学状况的各种因素。包括水体的几何参数，如河宽、水深；

水文参数，如流量、流速；化学参数，如主要化学成分，污染物的背景水平，水的PH值等；

2.水环境容量影响因素

水体的物理自净作用，如稀释、扩散、沉降；化学自净作用，生物降解作用，如氧化还原、光合作用等。自净能力越强，水环境容量就越大。

2.水环境容量影响因素

其中最主要的因素是水资源量，水环境容量是自然环境的函数。

从某种意义上讲，水资源量是水环境容量基础；

为了确保用水安全，水环境容量计算采用的是较高保证率的水文设计条件。

2.水环境容量影响因素

(2)水质目标（社会环境）：水质目标是根据水体的用途和功能划分的。水体的用途和使用功能不同，允许存在于水体的污染物量也不同。而水体功能的划分或水质目标的选择又与其环境效益、经济效益和技术条件有关。

2.水环境容量影响因素

已划分水环境功能区的水域，要从时间、空间两个方面规范功能区达标标准；未划分水环境功能区的水域可不进行容量计算；若考虑计算，按较高功能标准进行（II类）。我国各地自然和社会经济条件差异较大，允许各地从实际出发建立切实可行的水质目标，从而决定了水环境容量的地域差异性。水环境容量是社会环境的函数。

2.水环境容量影响因素

(3)污染物特性：不同污染物毒性作用不同，因此，对于同一水体不同的污染物有不同的允许存在量。即水环境容量是污染特性的函数。

2.水环境容量影响因素

综上所述，水环境容量是自然环境、水质目标和污染物特性的函数，可表示为：

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

式中：E为水环境容量；z为自然因素，常体现在流量q上；s为水质目标；p为污染物特性；o为污染物的排放及空间分布；t为时间。

2.水环境容量影响因素

式中排污方式指排污口位置布设，对河流整体水环境容量影响较大；排污口排放方式（岸边或中心，浅水或深水），对局部的污染物稀释混合影响很大。

在实际中污染物的排放方式及空间分布是给定的，即o为常量。

二、水环境容量(一)环境容量的定义和影响因素（二）水环境容量的定义和影响因素

(三)水环境容量分类

(四)水环境容量的特征(三)水环境容量分类（5种分类方法）1．按水环境目标分类(p45)(1)自然水环境容量以环境基准值作为环境目标时，相应水体的纳污能力称自然水环境容量，纳污但不使水质恶化。其模型为式中E——水环境容量；

K自一表示水体对污染物稀释和其它自净能力的自然规律参数。

C基—污染物在水体中的基准值，它是环境中污染物对人类或生物不产生有害影响的最大剂量，以浓度表示；

C一污染物的浓度；

V—水的体积；(三)水环境容量分类(2)管理环境容量以环境标准值作为环境目标时，相应水体的允许纳污量称为管理环境容量。

管理环境容量以规定的水质标准为约束条件，纳污可改变水质而不改变基本功能。当前水环境容量研究的主要对象应该是管理环境容量。

(三)水环境容量分类4.按水环境容量的可更新性分类（p47）（1）可更新容量：是指水体对污染物的稀释自净或无害化的量。可更新容量即为水体自净能力。

（2）不可更新容量：是指在自然条件下水体对不可降解或长时间只能微量降解的污染物所具有的容量。如一些有毒有机物、重金属的水环境容量就是不可更新容量。(三)水环境容量分类

5.按污染物性质分类（3种）p47(1)耗氧有机物水环境容量

耗氧有机物是易降解的有机污染物，应用耗氧有机物的水质模型，以水质目标及控制范围为约束条件可计算其相应的环境容量。数值较大，即通常所说水环境容量。

(三)水环境容量分类

(2)有毒有机物的水环境容量这类有机物是难降解的，是指人工合成的毒性大，难降解的有机物的水环境容量。

数值很小，一般只考虑稀释作用为其水环境容量的基本因素，应尽量消除其污染源。

(三)水环境容量分类

(3)重金属水环境容量是指重金属可被水体稀释到阈值以下而具有的水环境容量。重金属不易被分解，只有形态变化和相的转移，影响环境容量的主要因素是稀释作用，应严格控制其污染源。

二、水环境容量

(一)环境容量的定义和影响因素（二）水环境容量的定义和影响因素

(三)水环境容量分类

(四)水环境容量的特征(四)水环境容量特征

1.地带性特征

未受人类活动影响或人类活动影响很微弱的地带，水体基本保持在背景浓度的水平，水环境容量很大。

受人类活动的影响大的城市环境水体或位于城市附近的大江大河局部江段污染严重，水环境容量很小，甚至丧失殆尽。

(四)水环境容量特征

2.资源性特征水环境容量作为一种资源既有一般资源的特点，也有其自身的特征。主要具有以下特点：（1）水环境容量的有用性：通过水质这一特性体现出来；（2）水环境容量的稀缺性：表现在一定时期内数量上的稀缺；由于水质下降引起的功能性稀缺；由于客观地理条件和经济技术条件限制的可利用性稀缺。(四)水环境容量特征

2.资源性特征（3）水环境容量的可更新性：水环境容量是一种再生资源；（4）水环境容量的分布不均匀性：它随时间空间变化而不同。（5）水环境容量的共享性：面向全社会服务，其所有权不属于某个人。(四)水环境容量特征

3.对污染物的不均衡特征

水环境容量是针对具体某一类污染物而言，不同的污染物性质不同，决定了水环境容量的不均衡特征。第五节.污染物在水体中的迁移转化

污染物向以下几个方向转化。①分散在水体中；逐渐稀释；②分解和转化为其它物质；③沉淀在底泥中；④消耗水中的溶解氧，使水质恶化；⑤富营养化；

《环境水利学》一、污染物在水体中的迁移转化机理（一）物理作用物理作用主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。沉淀作用指排入水体的污染物中含有的微小的悬浮颗粒，如颗粒态的重金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。污染物沉淀对水质来说是净化，但对底泥来说污染物则反而增加。混合稀释作用只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。混合状态：竖向混合阶段横向混合阶段纵向混合阶段水体的混合稀释作用主要由下面三部分作用所致：（1）紊动扩散。由水流的紊动特性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移的紊动扩散。（2）移流。由于水流的推动使污染物的迁移随水流输移。（3）离散。由于水流方向横断面上流速分布的不均匀（由河岸及河底阻力所致）而引起分散。

具体公式详见教材p100-p102混合过程伴随着稀释、扩散挥发机理：亨利定律对象：持久性有及物挥发速度K：见公式5-9亨利常数的计算：见公式5-12挥发过程吸附作用天然水体中的悬浮物和底泥中含有丰富的胶体，包括各种粘土矿物、水合金属氧化物和各种可溶性和不溶性的腐殖质。胶体由于具有巨大的比表面、表面能和带电荷，能强烈地吸附各种分子和离子。在自然界中，许多元素和化合物是以胶体状态进行迁移的。胶体的吸附作用是使许多微量重金属从不饱和天然溶液中转入固相的最重要途径。1、吸附机理

表面吸附：典型的物理过程。依靠胶体的具有很大的比表面和表面能而吸附离子交换吸附：属于物理化学吸附。依靠胶体微粒所带电荷完成吸附。主要吸附的是阳离子。专属吸附：指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

离子交换吸附机制

即黏土矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基氢和-OM基中M+离子以及层状结构之间的M+离子，与水中的重金属离子交换而将其吸附专属吸附作用：可使表面电荷改变符号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。在水环境中，配合离子、有机离子、有机高分子和无机高分子的专属吸附作用特别强烈。例如，简单的三价Al，三价Fe等高价离子并不能使胶体电荷因吸附而变号，但其水解产物却可达到这点。吸附量及吸附等温式吸附量：在一定条件下吸附达到平衡后，单位质量吸附剂所吸附的吸附物的量称为吸附量，以Q表示，它表示吸附剂的吸附能力。吸附等温线：在恒温等条件下，吸附量Q与吸附物平衡浓度c的关系曲线。吸附量同溶液浓度之间关系的数学式。吸附等温式是定量研究环境中胶体对各种元素迁移的影响的重要方法目前已提出不同类型的数学式，各有其适用范围，常用的有以下两种：①弗恩因德利希（H.M.F.Freundich）吸附等温式弗恩因德利希（H.M.F.Freundich）吸附等温式描述了一般情况下，固体吸附量随着溶液浓度增加而增大。最常见的形式如图5-4。低浓度区中浓度区高浓度区在中等浓度时，其经验公式可表述为（n>1）若取对数，则为一直线方程式。式中：C是作用达到平衡时溶液的浓度；K、n是在一定范围内表示吸附过程的经验系数。H.M.F.Freundich吸附等温式曲线中的三大阶段②朗缪尔（I.Langmuir）吸附等温式其基本形式可表达为式中：Q为任一平衡状态时的吸附量；Qo为单位表面上达到饱和时最大极限吸附量；b=Ka/Kb为吸附与解吸的比例关系的比值,C溶液浓度。该方程能较好地适合各种浓度，并且式中每一项都有较明确的物理意义。物质在界面上富集的现象叫做吸附。溶液表面的吸附导致表面浓度与内部浓度不同，这种不同称为表面过剩。比表面积：单位重量吸附剂的表面称比表面积孔结构：孔径大则比表面小，孔径小则不利于扩散表面化学性质：环境条件：吸附量（G）与pH、平衡浓度（c)关系：G=A.c.10BpH(AB常数）影响吸附的因素1、水体悬浮物和底泥对重金属离子的吸附吸附作用可控制水体中金属离子的浓度。胶体的吸附作用是使许多微量金属从饱和的天然水中转入固相的最重要的途径。胶体的吸附作用在很大程度上控制着微量金属在水环境中的分布和富集状况。

大量资料表明，在水环境中所有富含胶体的沉积物由于吸附作用几乎都富集Cu2+、Ni2+、Ba2+、Zn2+、Pb2+、Tl、U等金属。吸附作用应用2、水合金属氧化物对重金属离子的吸附一般认为，水合金属氧化物对重金属离子的吸附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位化合过程，可用下式表示：

n≡AOH+Men+==(≡AO)n→Me+nH+

式中≡代表微粒表面，A代表微粒表面的铁、铝、硅或锰，Men+为重金属离子，箭头代表配位键。

3、持久性有机物在环境胶体上的吸附作用依据有机物的种类不同，其吸附机理不同。

离子型有机物：离子交换吸附非离子型有机物：不可以离子交换吸附水环境的pH不同，其吸附机理不同

强碱性有机物：在天然水中基本解离，故溶解度高，可以以简单的阳离子交换。弱碱性有机物：可以进行离子交换，也可以通过憎水吸附、氢健作用。重金属化合物在水中的溶解度可直观地体现它在水环境中的迁移能力。溶解度大者迁移能力大，溶解度小者迁移能力小。重金属的氯化物和硫酸盐(AgCl、Hg2Cl2、PbSO4等除外)基本上是可溶的，重金属的碳酸盐、硫化物、氢氧化物却是难溶的。沉淀作用难溶重金属沉淀溶解反应主要包括以下几种沉淀溶解平衡反应1.氢氧化物2.硫化物3.碳酸盐

1、氢氧化物金属氢氧化物的溶解平衡可表示为：

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

溶度积为：Ksp=[Men+][OH-]n

一般说来，如果水体中没有其他配位体，大部分金属离子氢氧化物在pH较高时，其溶解度较小，迁移能力较弱；若水体pH较小，金属氢氧化物的溶解度升高，金属离子的迁移能力也就增大

2、硫化物

在中性条件下大多数重金属硫化物不溶于水。当天然水体中存在硫化氢时，重金属离子等就可能形成金属硫化物。在硫化氢和金属硫化物均达到饱和的水中，同时存在着两种平衡：

H2S===H++HS-

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

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

Ksp=[Me2+][S2-]

3、碳酸盐

HCO3-是天然水体中主要阴离子之一，它能与金属离子形成碳酸盐沉淀，从而影响水中重金属离子的迁移。水中碳酸盐的溶解度，在很大程度上取决于其中二氧化碳的含量和水体pH。水体中二氧化碳能促使碳酸盐的溶解：

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

其中

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

可见,水体pH升高，碳酸盐溶解度下降，金属离子的迁移能力也就减小。

沉淀溶解的作用

能使水体中重金属离子与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等难溶化合物，大大限制了重金属污染物在水体中的扩散范围，使重金属主要富集于排污口附近的底泥中，降低了重金属离子在水中的迁移能力，在某种程度上可以对水质起净化作用。（二）化学作用水体中常见的氧化剂常见的还原剂Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)、S(Ⅵ)、Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、溶解氧等

Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、S2－和有机化合物氧化还原反应水体氧化还原条件对重金属的存在形态及其迁移能力有很大的影响。铬，矾，硫化合物易溶物难溶物氧化条件还原条件铁，锰化合物易溶物氧化条件还原条件难溶物

氧化环境与还原环境的交界线可以成为许多元素的富集地在还原条件占优势的地下水中含有丰富的Fe2+，当其流入具氧化性的湖沼时，二价铁变为三价铁化合物(Fe2O3·nH2O)自溶液中沉淀出来，可以大量地富集成“湖铁矿”。环境化学中常用水体电位(pE)来描述水环境的氧化还原性质。它决定于水体中氧化剂、还原剂的电极电位浓度及pH值。

pE=-lg(ae)ae—水溶液中电子活度。（类似于Ph)pE是平衡状态下的电子活度，衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中，其趋势是给出电子。pE越小电子浓度越高，体系提供电子的倾向越强。1、耗氧有机物在生物作用下的降解作用降解是指较高分子量的有机物在分解过程中减小分子量，最后变为简单的无机物的过程。有机物在水中的降解过程是通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现的，其中生物氧化在有机物降解中起着主要作用。

生物作用微生物首先在细胞膜外通过水解使碳水化合物从多糖转化为二糖后，才能透入细胞膜内。在细胞外部或内部，二糖再水解而成为单糖。单糖首先转化为丙酮酸丙酮酸在有氧条件下，最终氧化为水和二氧化碳；丙酮酸在无氧条件下，丙酮酸的氧化不能进行到底，最终产物是各种酸、醇、酮等，这样的过程称为发酵。

（1）碳水化合物的降解这类物质较碳水化合物难降解。降解过程：首先在细胞外发生水解，生成甘油和相应的各种脂肪酸。其次甘油进一步降解为丙酮酸，在有氧条件下完全氧化生成水和二氧化碳；在无氧条件下发酵生成各种有机酸。脂肪酸的降解是先生成醋酸，有氧条件则继续完全氧化；无氧条件下亦发酵生成各种有机酸。

（2）脂肪和油类的降解含氮有机物除C、H、O外，还含有N、S、P等元素，其生物降解难于不含氮的有机物，其产物污染较重。蛋白质降解的过程：先水解生成氨基酸，然后再分解成各种有机酸和氨。有机酸有氧时会完全氧化为水和二氧化碳，无氧时则发酵。氨在消化细菌的作用下，再进一步分解为亚硝酸盐、硝酸盐，给水体带来新的污染，如富营养化问题。

（3）含氮有机物的降解碳水化合物、脂肪、蛋白质在降解后期都生成低级有机酸类，在无氧条件下进行酸性发酵，这时最终产物未能完全氧化而停留在酸、醇、酮等化合物状态。此时若pH值过低，可使细菌中断生命活动，而使生物降解不能进行；若条件适宜，可进一步发生甲烷发酵，最终生成甲烷。小结2、耗氧有机物降解与溶解氧平衡问题耗氧有机物对水体造成的危害，主要表现在其降解过程中需消耗水中的溶解氧，此后，它的降解产物如N、P等又可引起水体富营养化，以致又破坏水体的氧平衡。这种现象既可出现在湖泊、水库和海湾等富营养化水体，又可发生在有机污染河流的枯水季节。对有机物染的河流来讲，溶解氧下垂曲线是河流中存在的耗氧作用和复氧作用的综合反映，它对评价河流的污染状况具有重要意义。

河流中的耗氧作用：主要是耗氧有机物降解时耗氧，此外还包括水生生物的呼吸、底泥厌气分解产生的有机酸和还原性气体释放到水中及废水中还原性物质等引起水体耗氧。河流中的复氧作用：主要是大气复氧，其次是水生植物（藻类）的光合作用产氧。

河流中的耗氧作用和复氧作用当污水未流入河流前，河水中的大气复氧量与水中生物的耗氧量近似相等，溶解氧处于饱和状态。当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的氧，使得大气复氧来不及补充；水中溶解氧含量下降，这时水中的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，此时水中耗氧速度等于复氧速度；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。氧垂曲线出现最低点，称该点为临界点；氧垂曲线过程

具体见p116图5-7

河流中耗氧有机物降解与溶解氧平衡数学模型

河流受有机物污染后，生物氧化速度同某一时间剩余有机物的浓度成正比，即Phelps定律：河流水体自净过程中，当有机物耗氧作用使溶解氧下降到饱和浓度以下时，水体便开始吸收大气氧气，以补充耗氧。研究证明：大气中向水体溶解氧的速度与养亏量成正比。即：Phelps等人确定的溶解氧下垂曲线方程为：溶解氧下垂曲线方程意义：水体中氧亏增加的速度为耗氧速度与复氧速度代数和。耗氧反应造成氧亏的增加，复氧反应造成氧亏的减少。当耗氧有机物污染物进入水体一段时间后氧亏值大小D为接纳大量生活污水的河流，DO和BOD变化曲线

污水集中于0点排放，假定排放后立即与河水完全混合。在排放前，河水中的溶解氧接近饱和（8mg/L），BOD值处于正常状态，即低于4mg/L，水温为25℃。3、水体富营养化（eutrophication）过程定义：水体中N、P等营养元素大量增加，远远超过正常的含量，导致原有的生态系统破坏，使藻类和某些细菌的数量激增，其它生物种类减少的现象。指标：

N>0.2~0.3mg/L,P>0.01~0.02mg/L，生化需氧量>10mg/L，细菌总数>105个，叶绿素a>10g/L。

在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。Largephytoplankton(浮游植物)bloomscancausehugeuglyfoamsonbeaches.Thesebloomsarenottoxicbuttemporarilyruinthebeach,reducingitsrecreationalvalue.Algae（蓝藻）bloominMoundsDamimpoundment（蓄水期）causedbyeutrophication赤潮（红潮Redtide)

赤潮的危害1.局部中断海洋食物链，可使海域成为死海；形成“赤潮”的藻类和浮游生物在繁殖和死亡过程中，大量消耗水体中溶解氧，再加上稠密的“赤潮”生物及其分泌物