【教学课件】第二章水体自净(self-purification).ppt

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1、第二章第二章 水体自净水体自净(selfpurification)1.1.水体自净水体自净(self-purification of water body)水体自净是指受污染的水体由于物理、水体自净是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染前的状态。这一过程即水体自净。前的状态。这一过程即水体自净。2.2.水体自净水体自净机理机理 物理作用物理作用物理作用物理作用：稀释、沉淀：稀释、沉淀 （强）（强）化学作用化学作用化学作用化学作用：氧化、还原等对污染物的降解氧化、还

2、原等对污染物的降解 （弱）（弱）生物作用生物作用生物作用生物作用：生物降解：生物降解（食物链食物链）（强强）废物、排泄物废物、排泄物物理自净物理自净 污染物在水体中混合稀释和自然沉淀污染物在水体中混合稀释和自然沉淀过程。混合稀释只能降低水中污染物的浓过程。混合稀释只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。沉淀作用指排入水度，不能减少其总量。沉淀作用指排入水体的污染物中含有的微小悬浮颗粒，如重体的污染物中含有的微小悬浮颗粒，如重金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。化学自净化学自净氧化还原反应是化学净化的重要作用氧化还原反应是化学净化的重要作用,溶溶解氧与水

3、中的污染物将发生氧化反应，解氧与水中的污染物将发生氧化反应，生成难溶物而沉降析出。如生成难溶物而沉降析出。如FeFe盐氧化。盐氧化。FeFe+FeFe3+3+Fe(OH)Fe(OH)3 3还原作用还原作用:如如CrCr6+6+还原为还原为CrCr3+3+OO2 2生物自净生物自净水中微生物在溶解氧充分的情况下，将水中微生物在溶解氧充分的情况下，将一部分有机污染物当作食饵消耗，同时一部分有机污染物当作食饵消耗，同时将另一部分有机污染物氧化分解成无害将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物。的简单无机物。影响生物自净作用的关键是：溶解氧的影响生物自净作用的关键是：溶解氧的含量和有机物的性质、

4、浓度及微生物的含量和有机物的性质、浓度及微生物的种类、数量等。种类、数量等。水体自净速度有哪些限制因素？水体自净速度有哪些限制因素？物理？物理？净水流量、流速、污染物物理性质净水流量、流速、污染物物理性质化学？化学？地域、季节、天气地域、季节、天气生物？生物？生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的极限速度代谢的极限速度因此因此水体的自净速度是有限的水体的自净速度是有限的。在正常。在正常情况下，情况下，水体单位时间内通过正常生物水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量循环中能够同化有机污染物的最大数量称为称为自净容量自净容量。在

5、自净容量范围内水体的净化是如何进在自净容量范围内水体的净化是如何进行的呢？行的呢？3.3.自净的过程自净的过程 水体自净过程大致如下水体自净过程大致如下水体自净过程大致如下水体自净过程大致如下a.a.a.a.污水排入河流的混合过程污水排入河流的混合过程污水排入河流的混合过程污水排入河流的混合过程b.b.b.b.持久污染物的稀释扩散持久污染物的稀释扩散持久污染物的稀释扩散持久污染物的稀释扩散物理作用物理作用物理作用物理作用 有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；有机污

6、染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；c.c.c.c.非持久污染物的稀释扩散非持久污染物的稀释扩散非持久污染物的稀释扩散非持久污染物的稀释扩散d.d.d.d.水体的氧平衡水体的氧平衡水体的氧平衡水体的氧平衡生物作用生物作用生物作用生物作用 溶氧溶氧溶氧溶氧 溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧 好氧菌好氧菌好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解有机物降解有机物降解 厌氧菌厌氧菌厌氧菌厌氧菌 自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧 污水排入河流的混合过程污水排入河流的混合过程 (1)(1)竖向混合阶段竖向混合阶段竖向混合阶段竖向混合阶段 污

7、污污污染染染染物物物物排排排排入入入入河河河河流流流流后后后后因因因因分分分分子子子子扩扩扩扩散散散散、湍湍湍湍流流流流扩扩扩扩散散散散和和和和弥弥弥弥散散散散作作作作用用用用逐逐逐逐步步步步向向向向河河河河水水水水中中中中分分分分散散散散，从从从从排排排排放放放放口口口口到到到到深深深深度度度度上上上上达达达达到到到到浓浓浓浓度度度度分布均匀。分布均匀。分布均匀。分布均匀。(2)(2)横向混合阶段横向混合阶段横向混合阶段横向混合阶段 当当当当深深深深度度度度上上上上达达达达到到到到浓浓浓浓度度度度分分分分布布布布均均均均匀匀匀匀后后后后，在在在在横横横横向向向向上上上上还还还还存存存存在在在

8、在混混混混合合合合过过过过程程程程。经经经经过过过过一一一一定定定定距距距距离离离离后后后后污污污污染染染染物物物物在在在在整整整整个个个个横横横横断断断断面面面面达达达达到到到到浓度分布均匀。浓度分布均匀。浓度分布均匀。浓度分布均匀。(3)(3)断面充分混合后阶段断面充分混合后阶段断面充分混合后阶段断面充分混合后阶段 在在在在横横横横向向向向混混混混合合合合阶阶阶阶段段段段后后后后，污污污污染染染染物物物物浓浓浓浓度度度度在在在在横横横横断断断断面面面面上上上上处处处处处处处处相相相相等等等等。河河河河水水水水向向向向下下下下游游游游流流流流动动动动的的的的过过过过程程程程中中中中，持持持持

9、久久久久性性性性污污污污染染染染物物物物浓浓浓浓度度度度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。河流污染和自净过程图河流污染和自净过程图污污水水自自 净净污化系统及其指示生物污化系统及其指示生物污化系统污化系统(也称有机污染系统也称有机污染系统)是根据水体有机物污染是根据水体有机物污染程度的不同，对水体的一种分类法。当有机污染物排程度的不同，对水体的一种分类法。当有机污染物排入河流，在其下游河段的自净过程中，形成一系列污入河流，在其下游河段的自净过程中，形成一系列污化

10、带。化带。因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个带中因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个带中可找到不同的代表性指示生物，这些指示生物包括细可找到不同的代表性指示生物，这些指示生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物等微生物，以及轮虫、浮菌、真菌、藻类、原生动物等微生物，以及轮虫、浮游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为多污根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为多污带、带、-中污带、中污带、-中污带和寡污带。中污带和寡污带。多污带（多污带（polysaprobic zone）靠近排污点下游，河水深暗、浑浊，含大量有机靠近排污

11、点下游，河水深暗、浑浊，含大量有机物，物，BODBOD高，呈缺氧或厌氧状态，污染严重。有高，呈缺氧或厌氧状态，污染严重。有机物分解产生机物分解产生H H2 2S S、NHNH3 3，使河水有异味。使河水有异味。水生生物种类极少，以厌氧和兼性厌氧微生物为水生生物种类极少，以厌氧和兼性厌氧微生物为主，无鱼类、显花植物等。主，无鱼类、显花植物等。代表性的指示生物是细菌，且种类多、数量大，代表性的指示生物是细菌，且种类多、数量大，每每mlml水中可达几亿个，例如硫酸盐还原菌与产甲水中可达几亿个，例如硫酸盐还原菌与产甲烷菌等，此外还有颤蚯蚓、蚊蝇幼虫。烷菌等，此外还有颤蚯蚓、蚊蝇幼虫。中污带中污带(-m

12、esosaprobic zone)在多污带下游，有机物量略减少，在多污带下游，有机物量略减少，BODBOD下下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物种类增加，细菌数减有浮沫和浮泥。生物种类增加，细菌数减少，但每毫升仍有几千万个。少，但每毫升仍有几千万个。代表性的指示生物举例如下：天蓝喇叭虫、代表性的指示生物举例如下：天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾、独缩虫、颤藻、小球椎尾水轮虫、栉虾、独缩虫、颤藻、小球藻等。藻等。-中污带（中污带（-mesosaprobic zone）光光合合微微生生物物和和绿绿色色浮浮游游生生物物大大量量出出现现，水水中中溶溶

13、解解氧氧升升高高，有有机机质质含含量量少少，BOD很很低低，悬悬浮浮物物进进一一步步减减少少，有有机机氮氮已已转转变变为为NH4+、NO2-和和NO3-，CO2与与H2S含含量减少。量减少。细细菌菌数数量量减减少少，藻藻类类大大量量繁繁殖殖，轮轮虫虫、甲甲壳壳动动物物和和昆昆虫虫增增加加，生生根根的的植植物物、鱼鱼类出现。类出现。代表性生物：藻类的水花束丝藻、变异代表性生物：藻类的水花束丝藻、变异直链硅藻、短棘盘星藻、舟形藻、梭裸直链硅藻、短棘盘星藻、舟形藻、梭裸藻藻 ；原生动物的草履虫、聚缩虫；微型；原生动物的草履虫、聚缩虫；微型后生动物的腔轮虫、水蚤。后生动物的腔轮虫、水蚤。寡污带寡污带(

14、oligosaprobic zone)河流自净作用完成，有机物完全分解为无机物，河流自净作用完成，有机物完全分解为无机物，BODBOD极低，溶解氧恢复正常，基本不含极低，溶解氧恢复正常，基本不含H H2 2S S，COCO2 2含量较低，氮元素全部氧化为含量较低，氮元素全部氧化为NONO3 3-。指指示示生生物物：鱼鱼腥腥蓝蓝细细菌菌 、隔隔板板硅硅藻藻 、黄黄群群藻藻 、玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫及及其其它它藻藻类类，钟钟虫虫、旋旋轮轮虫虫、水水生生植物与鱼类等。植物与鱼类等。v以上污化系统只能反映有机污染的程度，不能以上污化系统只能反映有机污染的程度，不能反映有毒废水的污染。反映有毒废水的污染。

15、有机物的有机物的自净过程自净过程分三阶段分三阶段水水体体自自净净过过程程的的特特征征4衡量水体污染与自净的指标衡量水体污染与自净的指标 提提问问：用用什什么么指指标标可可以以衡衡量量河河段段水水体体污污染染与自净所处的阶段与自净所处的阶段?水水体体外外观观、化化学学指标指标、溶解氧等、溶解氧等山东小清河水体外观水体外观 外观特征：混浊程度、颜色及气味等外观特征：混浊程度、颜色及气味等外观特征：混浊程度、颜色及气味等外观特征：混浊程度、颜色及气味等 原原原原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量因：水中细菌种类数量、悬浮物种

16、类数量 污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 外观外观外观外观:无色无色 暗灰色暗灰色暗灰色暗灰色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫 泡沫减少泡沫减少P/H指数指数 P:P:光能自养型生物数量光能自养型生物数量光能自养型生物数量光能自养型生物数量 H:H:代表异养型微生物数量代表异养型微生物数量代表异养型微生物数量代表异养型微生物数量 P/HP/H指数就是两者的比值，指数就是两者的比值，指数就是两者的比值，指数就

17、是两者的比值，P/HP/H指数反映水体污染和自净程度指数反映水体污染和自净程度指数反映水体污染和自净程度指数反映水体污染和自净程度BIP指数指数BIP=（无叶绿素的微生物数量）（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生（全部微生物数量）物数量）H/（P+H）100%污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束P/HP/H：高高 下降下降 最低点最低点 上升上升 高高BIPBIP：08 08 上升上升 60100 60100 下降下降 0808 溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，它是溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，它是溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，它是溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，它

18、是水生生物主要的生存条件之一。天然水中溶解水生生物主要的生存条件之一。天然水中溶解水生生物主要的生存条件之一。天然水中溶解水生生物主要的生存条件之一。天然水中溶解氧的含量与大气压力、空气中氧的分压和水温氧的含量与大气压力、空气中氧的分压和水温氧的含量与大气压力、空气中氧的分压和水温氧的含量与大气压力、空气中氧的分压和水温等因素密切相关。大气压力减小，溶解氧量也等因素密切相关。大气压力减小，溶解氧量也等因素密切相关。大气压力减小，溶解氧量也等因素密切相关。大气压力减小，溶解氧量也减小。温度升高，溶解氧量也显著下降。水中减小。温度升高，溶解氧量也显著下降。水中减小。温度升高，溶解氧量也显著下降。水

19、中减小。温度升高，溶解氧量也显著下降。水中含盐量增加，也会使溶解氧量降低。表含盐量增加，也会使溶解氧量降低。表含盐量增加，也会使溶解氧量降低。表含盐量增加，也会使溶解氧量降低。表1 1 1 1列出在列出在列出在列出在101.3101.3101.3101.3KpKpKpKp的大气压力下，空气中氧含量的大气压力下，空气中氧含量的大气压力下，空气中氧含量的大气压力下，空气中氧含量20.9%20.9%20.9%20.9%时，时，时，时，氧在水中的溶解度。氧在水中的溶解度。氧在水中的溶解度。氧在水中的溶解度。溶解氧溶解氧温度温度温度温度溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧mg/Lmg/L0 014.614.65 5

20、12.812.8101011.311.3151510.210.220209.29.2252530308.48.47.67.6表表表表1 1 1 1 不同温度下氧在水中的溶解度不同温度下氧在水中的溶解度不同温度下氧在水中的溶解度不同温度下氧在水中的溶解度 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 溶氧变化溶氧变化：稳定稳定 迅速下降迅速下降 快速增大快速增大 缓慢增大缓慢增大 稳定稳定 溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果出结果出结果出结果

21、。在这个过程中，复氧和耗氧同时进行。溶解氧的在这个过程中，复氧和耗氧同时进行。溶解氧的在这个过程中，复氧和耗氧同时进行。溶解氧的在这个过程中，复氧和耗氧同时进行。溶解氧的变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程，因而变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程，因而变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程，因而变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程，因而可把可把可把可把溶解氧作为水体自净的标志溶解氧作为水体自净的标志溶解氧作为水体自净的标志溶解氧作为水体自净的标志。溶解氧的变化可用溶解氧的变化可用溶解氧的变化可用溶解氧的变化可用氧垂曲线氧垂曲线氧垂曲线氧垂曲线表示。表示。表示。表示。5.5.水体

22、的氧平衡水体的氧平衡 （氧氧垂垂曲曲线线，Oxygen Oxygen Sag Sag CurveCurve）核心：核心：核心：核心：有机物耗氧分解（微生物作用）有机物耗氧分解（微生物作用）有机物耗氧分解（微生物作用）有机物耗氧分解（微生物作用）氧垂曲线作用：氧垂曲线作用：氧垂曲线作用：氧垂曲线作用：反映河流中反映河流中反映河流中反映河流中耗氧耗氧耗氧耗氧过程和过程和过程和过程和复氧复氧复氧复氧过程的综合作用。过程的综合作用。过程的综合作用。过程的综合作用。临界点：污染最严重的一点。临界点：污染最严重的一点。临界点：污染最严重的一点。临界点：污染最严重的一点。（临界点前后为水质恶化区）（临界点前

23、后为水质恶化区）（临界点前后为水质恶化区）（临界点前后为水质恶化区）溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧DODO的变化情况：的变化情况：的变化情况：的变化情况：当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率 复氧速率时复氧速率时复氧速率时复氧速率时 溶解氧曲线呈下降趋势溶解氧曲线呈下降趋势溶解氧曲线呈下降趋势溶解氧曲线呈下降趋势当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率 =复氧速率时复氧速率时复氧速率时复氧速率时 溶解氧曲线最低点，即最缺氧点溶解氧曲线最低点，即最缺氧点溶解氧曲线最低点，即最缺氧点溶解氧曲线最低点，即最缺氧点当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率当耗氧速率 复氧速率时复氧速率时复氧速率时复氧速率时 溶解氧

24、曲线呈上升趋势溶解氧曲线呈上升趋势溶解氧曲线呈上升趋势溶解氧曲线呈上升趋势P P 该图该图该图该图DODODODO曲线反应了耗氧和复氧的协同作用。曲线反应了耗氧和复氧的协同作用。曲线反应了耗氧和复氧的协同作用。曲线反应了耗氧和复氧的协同作用。最低点最低点最低点最低点P P为最缺氧点。若为最缺氧点。若为最缺氧点。若为最缺氧点。若P P点的溶解氧量大于有关规定的点的溶解氧量大于有关规定的点的溶解氧量大于有关规定的点的溶解氧量大于有关规定的量，从溶解氧的角度看，说明污水的排放未超过水体的量，从溶解氧的角度看，说明污水的排放未超过水体的量，从溶解氧的角度看，说明污水的排放未超过水体的量，从溶解氧的角度

25、看，说明污水的排放未超过水体的自净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自净能自净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自净能自净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自净能自净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自净能力，则力，则力，则力，则P P点低于规定的最低溶解氧含量点低于规定的最低溶解氧含量点低于规定的最低溶解氧含量点低于规定的最低溶解氧含量（小于（小于（小于（小于3 3mg/Lmg/L鱼类鱼类鱼类鱼类不能生存）不能生存）不能生存）不能生存），甚至在排放点下的某一段会出现无氧状态，甚至在排放点下的某一段会出现无氧状态，甚至在排放点下的某一段会出现无氧状态，甚至在排放点下的某一段会出

26、现无氧状态，此时氧垂曲线中断，说明水体已经污染。此时氧垂曲线中断，说明水体已经污染。此时氧垂曲线中断，说明水体已经污染。此时氧垂曲线中断，说明水体已经污染。在无氧情况下，在无氧情况下，在无氧情况下，在无氧情况下，水中有机物因厌氧微生物作用进行厌氧分解，产生硫化水中有机物因厌氧微生物作用进行厌氧分解，产生硫化水中有机物因厌氧微生物作用进行厌氧分解，产生硫化水中有机物因厌氧微生物作用进行厌氧分解，产生硫化氢、甲烷等，水质变坏，腐化发臭。氢、甲烷等，水质变坏，腐化发臭。氢、甲烷等，水质变坏，腐化发臭。氢、甲烷等，水质变坏，腐化发臭。三个地段中氮元素的形态如何变化？三个地段中氮元素的形态如何变化？根根

27、根根据据据据：硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌（耗耗耗耗氧氧氧氧）、反反反反硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌（无无无无氧氧氧氧）的特点的特点的特点的特点污污染染带带：氨氨高高，无无亚亚硝硝酸酸和和硝硝酸酸根根离离子子(厌厌氧反硝化氧反硝化)恢恢复复带带：氨氨较较少少，微微量量亚亚硝硝酸酸根根离离子子，硝硝酸酸根根离子逐渐增加离子逐渐增加清清洁洁带带：氨氨和和亚亚硝硝酸酸根根离离子子浓浓度度很很低低，有有硝硝酸酸根离子根离子过程：有机氮过程：有机氮氨氨亚硝酸根亚硝酸根硝酸根硝酸根氮气氮气6.持久污染物的稀释扩散持久污染物的稀释扩散持久性有机物持久性有机物 持久性物质是指化学稳定性强，难于降解转持

28、久性物质是指化学稳定性强，难于降解转持久性物质是指化学稳定性强，难于降解转持久性物质是指化学稳定性强，难于降解转化，在环境中不易消失，能长时间滞留的物质，化，在环境中不易消失，能长时间滞留的物质，化，在环境中不易消失，能长时间滞留的物质，化，在环境中不易消失，能长时间滞留的物质，如，重金属、阴离子等，符合这些条件的有机物，如，重金属、阴离子等，符合这些条件的有机物，如，重金属、阴离子等，符合这些条件的有机物，如，重金属、阴离子等，符合这些条件的有机物，即持久性有机物（即持久性有机物（即持久性有机物（即持久性有机物（Persistent Organic Pollutants,Persistent

29、 Organic Pollutants,简称简称简称简称POPsPOPs）。）。）。）。斯德哥尔摩公约的附件对持久性的规定是：斯德哥尔摩公约的附件对持久性的规定是：斯德哥尔摩公约的附件对持久性的规定是：斯德哥尔摩公约的附件对持久性的规定是：在水中的半衰期大于在水中的半衰期大于在水中的半衰期大于在水中的半衰期大于2 2 2 2个月或在土壤中、水体沉个月或在土壤中、水体沉个月或在土壤中、水体沉个月或在土壤中、水体沉积物中的半衰期大于积物中的半衰期大于积物中的半衰期大于积物中的半衰期大于6 6 6 6个月。个月。个月。个月。式中：式中：排放口下游河水的污染物浓度；排放口下游河水的污染物浓度；W，qV

30、w污水的污染物浓度和流量污水的污染物浓度和流量 h，qVh上游河水污染物浓度和流量。上游河水污染物浓度和流量。例题例题:某某河河水水流流量量为为0.225 0.225 mm3 3/s,/s,某某持持久久性性污污染染物物A A浓浓度度为为4.91mg/L,4.91mg/L,某某厂厂排排入入河河水水的的废废水水量量为为536m536m3 3/d(0.006m/d(0.006m3 3/s),/s),同同一一持持久久性性污污染染物物A A的的浓浓度度为为25mg/L25mg/L。假假设设废废水水与与河河水水在在厂厂排排污污口口下下游游500500米米处处达达到到完完全全混混合合，若若此此河河段段无无其

31、其他他废废水水排排入入，试试计计算算在在下下游游500500米处河水中污染物米处河水中污染物A A的浓度。的浓度。解：解：=（0.225 4.91+0.00625）/（0.225+0.006）=5.43 mg/L 式中：式中：u河水流速；河水流速；x初始点至下游初始点至下游x断面处的距离；断面处的距离；Mx纵向分散系数；纵向分散系数；K污染物分解速率常数；污染物分解速率常数；0初始点的污染物浓度；初始点的污染物浓度；x断面处的污染物浓度。断面处的污染物浓度。7、非持久性污染物的稀释扩散和降解、非持久性污染物的稀释扩散和降解8.水体的氧平衡水体的氧平衡 需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用

32、，在需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在分解过程中消耗水中的溶解氧。分解过程中消耗水中的溶解氧。分解过程中消耗水中的溶解氧。分解过程中消耗水中的溶解氧。在一维河流和不考虑扩散的情况下，河流中的可生物在一维河流和不考虑扩散的情况下，河流中的可生物在一维河流和不考虑扩散的情况下，河流中的可生物在一维河流和不考虑扩散的情况下，河流中的可生物降解有机物和溶解氧的变化可以用降解有机物和溶解氧的变化可以用降解有机物和溶解氧的变化可以用降解有机物和溶解氧的变化可以用S-P(Streeter-Phelps)S

33、-P(Streeter-Phelps)S-P(Streeter-Phelps)S-P(Streeter-Phelps)公式模拟。公式模拟。公式模拟。公式模拟。S-PS-PS-PS-P模型是研究河流中溶解氧变化的最早、最模型是研究河流中溶解氧变化的最早、最模型是研究河流中溶解氧变化的最早、最模型是研究河流中溶解氧变化的最早、最简单的耦合模型。它迄今仍得到广泛地应用（环评），也简单的耦合模型。它迄今仍得到广泛地应用（环评），也简单的耦合模型。它迄今仍得到广泛地应用（环评），也简单的耦合模型。它迄今仍得到广泛地应用（环评），也是研究各种修正模型和复杂模型的基础。是研究各种修正模型和复杂模型的基础。是

34、研究各种修正模型和复杂模型的基础。是研究各种修正模型和复杂模型的基础。它假设：氧化和复氧都是一级反应；反应速率常数是它假设：氧化和复氧都是一级反应；反应速率常数是它假设：氧化和复氧都是一级反应；反应速率常数是它假设：氧化和复氧都是一级反应；反应速率常数是一个定常数；亏氧的浓度变化仅是水中有机物耗氧和通过一个定常数；亏氧的浓度变化仅是水中有机物耗氧和通过一个定常数；亏氧的浓度变化仅是水中有机物耗氧和通过一个定常数；亏氧的浓度变化仅是水中有机物耗氧和通过气气气气-液界面的大气复氧的函数。液界面的大气复氧的函数。液界面的大气复氧的函数。液界面的大气复氧的函数。氧的消耗氧的消耗 运算后得运算后得运算后

35、得运算后得 或或或或1.1.有机物的生物氧化有机物的生物氧化有机物的生物氧化有机物的生物氧化2.2.硝硝硝硝化化化化作作作作用用用用：水水水水中中中中存存存存在在在在氨氨氨氨，硝硝硝硝化化化化作作作作用用用用会会会会消消消消耗耗耗耗溶溶溶溶解解解解氧。氧。氧。氧。3.3.水底沉泥的分解。水底沉泥的分解。水底沉泥的分解。水底沉泥的分解。4.4.水生植物的呼吸作用。水生植物的呼吸作用。水生植物的呼吸作用。水生植物的呼吸作用。5.5.无机还原性物质的影响。无机还原性物质的影响。无机还原性物质的影响。无机还原性物质的影响。亏氧量亏氧量亏氧量亏氧量 水中氧饱和溶解度水中氧饱和溶解度水中氧饱和溶解度水中氧

36、饱和溶解度C C与实际溶解氧含量与实际溶解氧含量与实际溶解氧含量与实际溶解氧含量X X的差值的差值的差值的差值 D D=CX=CX 复复复复氧氧氧氧速速速速度度度度即即即即空空空空气气气气中中中中的的的的氧氧氧氧溶溶溶溶入入入入水水水水中中中中的的的的速速速速度度度度，与与与与水水水水中中中中的的的的亏亏亏亏氧氧氧氧量量量量成正比。成正比。成正比。成正比。复氧速度复氧速度复氧速度复氧速度 亏氧量亏氧量亏氧量亏氧量 d(d(D0D0-D D)/dt =K)/dt =K2 2 式中式中式中式中 D D 起点亏氧量起点亏氧量起点亏氧量起点亏氧量(mg/L)(mg/L)t t时刻水中的亏氧量时刻水中的

37、亏氧量时刻水中的亏氧量时刻水中的亏氧量(mg/L)(mg/L)K K2 2 复氧常数（日复氧常数（日复氧常数（日复氧常数（日-1-1）d d D D/dt=-K/dt=-K2 2 D D 计算后得计算后得计算后得计算后得 （D D /D0D0）=-K=-K2 2 t t D D /D0D0=e=e-K-K2 2 t t 或或或或 lg(lg(D D/D0D0)=-K)=-K2 2t t D D /D0D0=10=10-K-K2 2t t 其中其中其中其中 KK2 2=0.434K=0.434K2 2 (复氧常数复氧常数复氧常数复氧常数)D/在在 ,的初值条件下求的初值条件下求得上述微分方程的解

38、为：得上述微分方程的解为：D=D0 e-K2 tdD/dt=K1L-K2D式中：式中：x和和x=0处的河水处的河水BOD5 浓度，浓度，mg/L x和和x=0处的河水亏氧浓度，处的河水亏氧浓度，mg/L x和和x=0处的河水溶解氧浓度处的河水溶解氧浓度，mg/L 河水的饱和溶解氧浓度，河水的饱和溶解氧浓度，mg/L；t 初始点至下游初始点至下游x断面处的河水流行时断面处的河水流行时 间，间，d，t=x/u K1 耗氧系数耗氧系数 K2 复氧系数复氧系数 二、污染物在不同水体中的迁移转化规律二、污染物在不同水体中的迁移转化规律 a a.河流河流河流河流 污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、

39、污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影响。流速、水深等因素的影响。流速、水深等因素的影响。流速、水深等因素的影响。b.b.河口河口河口河口 河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、流向和流

40、速的影响。会因水流不断回荡，延长停留流向和流速的影响。会因水流不断回荡，延长停留流向和流速的影响。会因水流不断回荡，延长停留流向和流速的影响。会因水流不断回荡，延长停留时间，甚至影响排放口上流的河水。时间，甚至影响排放口上流的河水。时间，甚至影响排放口上流的河水。时间，甚至影响排放口上流的河水。c.湖泊湖泊、水库水库 贮水量大，水流较慢，对污染物的稀释、扩贮水量大，水流较慢，对污染物的稀释、扩贮水量大，水流较慢，对污染物的稀释、扩贮水量大，水流较慢，对污染物的稀释、扩散能力较弱。易在局部形成污染。水深超过一定散能力较弱。易在局部形成污染。水深超过一定散能力较弱。易在局部形成污染。水深超过一定散

41、能力较弱。易在局部形成污染。水深超过一定深度时，会产生温度分层。深度时，会产生温度分层。深度时，会产生温度分层。深度时，会产生温度分层。d.d.海洋海洋海洋海洋 巨大的自净能力，但海湾或海域局部的纳污巨大的自净能力，但海湾或海域局部的纳污巨大的自净能力，但海湾或海域局部的纳污巨大的自净能力，但海湾或海域局部的纳污和自净能力差别很大。和自净能力差别很大。和自净能力差别很大。和自净能力差别很大。e.e.地下水地下水地下水地下水 污染是一个缓慢的过程，一旦污染难以恢复，污染是一个缓慢的过程，一旦污染难以恢复，污染是一个缓慢的过程，一旦污染难以恢复，污染是一个缓慢的过程，一旦污染难以恢复，污染物在地下

42、水中的迁移转化受多种因此影响。污染物在地下水中的迁移转化受多种因此影响。污染物在地下水中的迁移转化受多种因此影响。污染物在地下水中的迁移转化受多种因此影响。河北省丰宁河北省丰宁河北省丰宁河北省丰宁满满族自治族自治族自治族自治县县黄土梁水黄土梁水黄土梁水黄土梁水库库三、环境标准的分级分类与检索三、环境标准的分级分类与检索1.1.环境标准的分级分类环境标准的分级分类 我国将环境标准分为我国将环境标准分为环境质量标准、污染物排放标准、环境质量标准、污染物排放标准、环境方法标准、环境基础标准、环境方法标准、环境基础标准、环境标准物质标准环境标准物质标准 及及 环境其它标准环境其它标准 六类；六类；国家

43、级、地方级、行业级国家级、地方级、行业级 三级。三级。(2)污染物排放标准 污染物排放标准是根据环境质量要求，结合环境特点污染物排放标准是根据环境质量要求，结合环境特点和社会技术经济条件，对污染源排入环境的有害物质和产和社会技术经济条件，对污染源排入环境的有害物质和产生的各种因素所做的控制。是国家根据技术上的可能性和生的各种因素所做的控制。是国家根据技术上的可能性和经济上的合理性，规定污染源排放污染物的容许浓度或数经济上的合理性，规定污染源排放污染物的容许浓度或数量。它直接起到控制污染源的作用，是实现环境质量目标量。它直接起到控制污染源的作用，是实现环境质量目标重要控制手段。重要控制手段。该标

44、准分为国家排放标准和地方排放标准；在标准中该标准分为国家排放标准和地方排放标准；在标准中还分别列出现行标准和超前标准。还分别列出现行标准和超前标准。(3)环境基础标准 这是在环境标准化工作范围内，对有指导意义的符号、这是在环境标准化工作范围内，对有指导意义的符号、代号、图式、量纲、导则等所作的统一规定，是制订其他代号、图式、量纲、导则等所作的统一规定，是制订其他环境标准的基础。环境标准的基础。(4)环境方法标准 是在环境保护工作中，以实验、分析、统计、计算、是在环境保护工作中，以实验、分析、统计、计算、测定等所作的规定作业等方法为对象而制订的标准。测定等所作的规定作业等方法为对象而制订的标准。(5)环境标准物质标准 这是对环境标准物质必须达到的要求所作的规定。这是对环境标准物质必须达到的要求所作的规定。(6)环境保护其他标准 环保行业标准，是对在环保工作中还需统一协调的环保行业标准，是对在环保工作中还需统一协调的如：仪器设备、技术规范、管理办法所作的统一规定。如：仪器设备、技术规范、管理办法所作的统一规定。