Chapter041水体污染.

第四章地面水环境质量评价及影响预测第一节水体与水体污染•4.1基本概念•4.2水体污染•4.3水体的自净作用地面水水体污染水体污染物水体污染源物理过程化学过程生物过程4.1水体和水体污染•4.1.1基本概念（1）地面水海水(×)冰川(×)湖、沼、水库（√）小溪、江河（√）按水体所处的位置可把它分为三类：地面水水体、地下水水体、海洋。三种水体中的水可相互转化，它通过水在自然界的大循环和小循环实现。三种水体是水在自然界的大循环中的三个环节。（2）水体污染水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的部分区域或一定的时间内，这两种过程总有一种过程是相对主要的过程。它决定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件下可相互转化。4.1水体和水体污染（3）水体污染物造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水体污染物。4.1水体和水体污染持久性物质：金属、无机盐、难降解有机物；非持久性物质：好氧性有机物；酸碱性物质，以pH为表征；热效应;其他污染物：例如飘浮物、放射性物质等。水体污染物持久性物质：在地表水中不能或很难由于物理、化学、生物作用而产生分解、沉淀或挥发。非持久性物质：在地表水中由于物理、化学、生物作用而逐步减少的污染物。（4）水体污染源4.1水体和水体污染1、点源：工矿企业排污口和管道、沟渠汇集输送的污染物（连续、有规律性）2、线源：水上交通运输工具排出的污染物（线状排出、不连续、但有统计性规律性）3、面源：来源于给水区陆地表面上（不连续，仅发生于降雨产流或其他形式的冲刷时）水体污染源水体污染•水体污染的发生及其演变过程取决于污染源、污染物及受纳水体三个方面的特征及其相互作用和关系。•污染物进入水体后，发生两个相互关联过程：（1）水体污染恶化过程，（2）水体污染的净化过程。•水体污染恶化过程包括以下几个过程。溶解氧下降过程水生生态平衡破坏过程低毒变高毒过程低浓度向高浓度转化过程水质预测的基本原理:水体的自净能力物理自净化学自净生物自净水体自净的三种机制往往是同时发生，并相互交织在一起。哪一方面起主导作用取决于污染物性质和水体的水文学和生物学特征。自净作用水中污染物的迁移转化：物理过程•物理过程主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。•(1)混合稀释•混合稀释只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。水中污染物的迁移转化：物理过程•(1)混合稀释水体的混合稀释包括三部分作用：•(a)紊动(湍流)：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；•(b)移流(平流，推流，对流)：水流的推动使污染物的迁移随水流输移；•(c)离散(弥散)：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。污染物在水体中的稀释扩散平流传输：平流传输过程中，河流断面上各点流速处处相等。扩散传输弥散作用:由于横断面上各点实际流速不等引起的。分子扩散：分子无规则运动:常可忽略不计。湍流扩散：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；在有弥散现象的河流中，弥散系数比湍流扩散系数大的多。河流三维坐标系H(水深方向，称为垂向或竖向)x(水流方向，称为纵向)B(河宽方向，称为横向)河流中污染物的对流和扩散•废水进入河流水体后，不能立即在整个河流断面上与河流水体完全混合。•由于一般河流的河宽大于水深，因此污染物进入水体后垂向（沿水深方向）容易混合均匀。且水体流动对污染物的迁移作用要大于扩散。•纵向（沿水流方向）主要考虑对流作用，横向（沿河宽方向）仅考虑扩散作用，垂向一般水质分布均匀。一条河流可分为三部分•污水排入河流的入河口称为污水注入点，污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠污水注入点一侧的岸边浓度高，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为水质完全混合断面。把最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混合点。•污水注入点和完全混合点把一条河流分为三部分。•污水注入点上游称为初始段或背景河段，•污水注入点到完全混合点之间的河段称为非均匀混合河段或混合过程段，•完全混合点的下游河段称为均匀混合段。河流的混合稀释模型均匀混合段混合段背景段河水流量QE(m3/s)，污染物浓度为CE(mg／L)污染物浓度为CP(mg／L)废水流量为QP(m3/s)污水注入点完全混合点L混合段总长度最早出现的水质完全混合断面完全混合段是指污染物浓度在断面上均匀分布的河段，当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5％时，可以认为达到均匀分布。河流的混合稀释模型均匀混合段混合段背景段污水注入点完全混合点L几种特殊情况：(1)如果L=0，则河流分为两段(不存在混合段)：均匀混合段背景段(2)如果L很大，则河流分为两段(不存在均匀混合段)：混合段背景段河流的混合稀释模型均匀混合段混合段背景段污水注入点完全混合点最早出现的水质完全混合断面C1C2C3C4C1C2C3C4部分参数•对流：流量Q、流速u或者v•扩散：扩散系数横向扩散系数纵向扩散系数水中污染物的迁移转化：物理过程•物理过程主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。•(2)自然沉淀作用•污染物自身重力作用，沉淀能力的大小用“沉降系数”描述，沉淀作用只能造成污染物的转移，由水中转移到底泥中。水中污染物的迁移转化：化学过程（1）氧化还原作用：水中的氧将某些金属离子氧化成金属氧化物。（2）吸附沉淀作用：天然水体中含有各种各样的胶体，如硅、铝、铁等的氢氧化物、黏土胶粒和腐殖质等，具有很强的吸附作用。水中污染物的迁移转化：生物过程•生物自净：•微生物降解、植物摄取、动物吸收•天然水体中含有大量微生物，如好氧菌、厌氧菌、硝化菌等，以含碳或含氮的有机物当作食饵，把有机物分解为无机物（如二氧化碳）或把大分子的有机物降解为小分子的有机物（如甲烷等）。自净作用•自净作用不考虑衰减：物理自净(混合稀释)考虑衰减:物理自净(自然沉淀)化学自净生物自净污染物运动变化示意图0aAx0aAx0aAx(1)移流(2)移流+扩散(3)移流+扩散+衰减A=aA=aAa图移流、扩散传输和衰减作用•混合过程段当污水排入河流后，在河流横向断面上要经过横向混合一定距离后与河水充分混合，这个距离称之为“混合过程段”，也就是排放口下游达到充分混合以前的河段。均匀混合断面排污口断面上游河段下游河段混合过程河段排污口•当断面上任一点浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5％时，可以认为达到均匀混合。断面上任一点监测值断面平均浓度均匀混合断面的判定ccci＜5％icc•注意两个问题：一、混合过程段不执行地表水环境质量标准或者说可以超过水质标准二、在应加以保护的重要功能区范围内不允许混合区的存在