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1、第三章污染變化規(guī)律第一節(jié)水體中污染物變化機理第二節(jié)污染物的遷移轉化第一節(jié)水體中污染物變化機理一、概述由于水體具有遷移和轉化作用，污染物進入水體后，將會發(fā)生兩個既有區(qū)別又相互關聯(lián)的過程：水環(huán)境污染的惡化過程和自凈過程。水環(huán)境污染的惡化過程：（1）水中有機物分解耗氧和熱污染脫氧，致使溶解氧下降（2）水生生態(tài)平衡遭到破壞（3）低毒變成高毒（4）低濃度轉化為高濃度水環(huán)境污染的自凈過程：（1）污染物的自我衰減過程（2）污染物被水體同化的過程（3）復雜有機物衰減分解的過程（4）溶解物變成不溶物質進而沉淀的過程（5）不穩(wěn)定污染物轉化為穩(wěn)定污染物的過程（6）高毒害轉化為低毒害或無毒害的過程（7）由耗氧、溶解氧
2、降低到復氧的過程以上兩種過程互為相反，并在水環(huán)境中同時發(fā)生和存在。但在某一水域的某一時期內卻又總存在著相對主要的過程。如在離污染物排放口近的水域，往往總體上表現(xiàn)為污染惡化過程，形成嚴重的污染區(qū)；相鄰的下游水域則主要表現(xiàn)為污染凈化過程，形成輕度污染區(qū)；再離遠些就可能恢復到原來的水質狀態(tài)。二、水體中污染物變化機理的影響因素1.水文要素水溫：影響生物化學轉化速度，水溫高不利于水體復氧流速、流量：直接影響移流強度和紊動擴散強度含沙量：與水中某些污染物質濃度有一定關系2.水生生物在水環(huán)境自凈中有重要意義的生物降解作用靠的是水生生物，尤其是微生物。如果水中能分解污染物質的微生物和能富集有害物質的水生生物品
3、種多，數(shù)量大，水體的自凈作用就較快。3.環(huán)境因素（1）大氣（DO、酸雨）（2）太陽輻射：直接影響（污染物光轉化）、間接影響（改變水溫、促使水生植物光合作用）（3）底質（吸附與解吸）4.污染物質的化學和物理化學性質與濃度易于化學轉化、光轉化和生物轉化的污染物質容易在水體中得以自凈。難于化學轉化、光轉化和生物轉化的污染物質在水體中也難得以自凈。水中某些重金屬類污染物質可能對微生物有害，從而降低了生物降解能力。濃度太高會使微生物活動受到妨礙：第二節(jié)污染物的遷移轉化一、污染物的稀釋擴散1.移流指水中物質由于流速的推動而沿水流方向（水平方向）運動的現(xiàn)象。水平方向的移流通量：三維方向時：2.擴散指由于物質
4、、粒子群等的隨機運動而擴展于給定空間的不可逆現(xiàn)象。（1）分子擴散分子擴散過程服從Fick第一定律，其質量通量和濃度梯度成正比：Ｄ是水體中的分子擴散系數(shù)（2）紊動擴散紊動擴散引起的質量通量也可以用Fick定律來表示：Ex，Ey，Ez分別是x、y、z方向上的紊動擴散系數(shù)與移流相比較，擴散主要是由于縱向流速分布不均所引起的物質沿縱向的分散。污染物進入水體后，在水體中的遷移和擴散一般可呈現(xiàn)以下三個階段：第一階段：污染物從排放口出來開始至污染物在水深方向充分混合，稱為垂向混合階段。這個階段的混合過程比較復雜，它涉及到污水與河水之間的速度和方向的異同而引起的質量交換問題，污水與河水的溫差產(chǎn)生的熱量交換問題
5、，由溫差引起的污水與河水密度差（即浮力作用）問題，污水與河水間的動量交換（即射流）問題等。垂向混合區(qū)域的長度和水深成正比，大致為排放處水深的十幾倍到幾十倍，其距離相對很短。第二階段：垂向充分混合結束至橫向充分混合為止，污染河流旁側常見到的污染帶便屬于這個階段的一部份。由于天然河流中下游的河床大多為寬而淺，故橫向混合區(qū)域的長度要比垂向混合區(qū)域的長度要大的多。第三階段：污染物在橫斷面上充分混合后的區(qū)域。在該區(qū)域中，污染物濃度在橫斷面上分布較均勻，差異較小。二、污染物的遷移傳遞1.沉積包括污染物在內的各類物質在天然水體中發(fā)生沉積的過程大致有這么幾類：（1）溶解性組分發(fā)生化學沉淀；（2）膠體顆粒凝聚沉
6、降；（3）顆粒狀物質發(fā)生物理性重力沉降；（4）水體等溫蒸發(fā)致使其中溶解性鹽類過飽和析出。（1）化學沉降1）富磷的廢水進入硬性水體中，將生成羥基磷灰石沉積物：2）在富CO2的水體中，如果排進大量Ca2+，將生成碳酸鈣沉積物，同時放出CO2:3）微生物的作用也是生成沉積物的原因之一，有時這種作用還和化學沉淀協(xié)同發(fā)生：如當水體氧化還原電位因外來因素而發(fā)生變化時，水中溶解性Fe2+可被氧化為Fe(OH)3沉淀物：在水底沉積區(qū)的厭氧條件下，又由不同種的厭氧微生物參與而引發(fā)如下兩種反應:結果生成黑色的FeS沉積物（2）膠體顆粒的凝聚沉降——凝結和絮凝1）凝結過程是在外來因素作用下降低顆粒表面靜電斥力，從而
7、使膠粒合在一起：如圖，膠核與它周圍的水體間構成了一個雙電層，雙電內層附著在固體顆粒表面上，而外層則位于液相之中，內外兩層的界面在AB。這樣，在兩個相鄰的膠體粒子間存在與ζ電位大小相應的靜電斥力，阻礙粒子間互相凝結。同時，兩個相鄰膠體粒子還存在著一個相互吸引的范德華力。當以上兩種相異的力中斥力大于引力時．所產(chǎn)生的凈斥力就構成了阻礙粒子間互相凝結的能壘（圖a）。在向膠體溶液加入某種電解質（如鐵鹽、鋁鹽
