环境学概论-第六章水.ppt

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1、第六章水体污染及防治◆水体环境概述◆污染物在水体中的扩散◆污染物在水体中的转化◆水环境污染控制及管理§6.1水体环境概述天然水在环境中的循环天然水的水质水体概念及水体污染水体污染源和污染物§6.1.1天然水在环境中的循环地球上天然水资源的分布地球是富水星球，但水的分布极不均匀。人类直接利用而且易于取得的淡水资源十分有限。天然水在环境中的循环地球表面的水→云→降水§6.1.2天然水的水质天然水化学成分的形成天然水的化学成分取决于它的形成环境天然水的化学组成溶解气体、离子、微量元素、生源物质、胶体各种类型天然水水质大气降水、河水、湖泊、地下水§6.1.3

2、水体概念及水体污染水体水体是地表水圈地的重要组成部分，指的是以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽，以及受潮汐影响的三角洲与海洋。§6.1.3水体概念及水体污染水体污染当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象，称为水体污染。水体污染源指的是向水体排放污染物的场所、设备和装置等，通常也包括污染物进入水体的途径。水体污染物质的来源工业废水、生活污水、农业退水§6

3、.1.4水体污染源和污染物§6.1.4水体污染源和污染物水体污染的主要污染物物理方面：颜色、浊度、温度、悬浮固体、放射性等化学方面：无机有/无毒物质、有机耗氧物质、有机有毒物质§6.2污染物在水体中的扩散污染物在水体中的运动特征河流水体中污染物扩散的稳态解河流水质模型§6.2.1污染物在水体中的运动特征推流迁移推流迁移是指污染物在水流作用下产生的迁移运动。它只改变水流中污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。迁移通量：§6.2.1污染物在水体中的运动特征分散作用包括三个方面的内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散运动。

4、它服从Fick第一定律，扩散通量：§6.2.1污染物在水体中的运动特征分散作用湍流扩散是在河流水体的湍流流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于其平均值的随机脉动而导致的分散现象。当紊流瞬时脉动速度为稳定的随机变量时，符合Fick第一定律，扩散通量：分散作用弥散作用是由空间各点湍流流速的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。它是由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的，在用断面平均流速描述实际的运动时，必须考虑一个附加的、由流速不均匀引起的作用—弥散。可以用Fick第一定律来描述其扩散通量：§6.2.1污染物在水

5、体中的运动特征污染物的衰减和转化污染物在水环境中的衰减过程基本上符合一级反应动力学规律：§6.2.1污染物在水体中的运动特征§6.2.2河流水体中污染物扩散的稳态解在河流水体处于稳定流动状态、污染源连续稳定排放的条件下，水中的污染物分布状况也是稳定的，污染物在某一空间位置的浓度不随时间变化，这种状态称为稳态。按存在浓度梯度的维度，污染物扩散模型可分为一维模型和二维模型。污染物与河水的混合污染物排入河流后，从污水排放口到污染物在河流断面上达到均匀分布，通常要经过竖向混合与横向混合两个阶段。河流的深度通常要比其宽度小很多，因此在比较短的时间内就达到了竖向

6、的分布均匀，即完成竖向混合过程。从污染物达到竖向均匀分布到污染物在整个断面上达到均匀分布的过程称为横向混合阶段。竖向混合阶段是三维混合问题，横向混合阶段为二维混合问题。§6.2.3河流水质模型生物化学分解河流中的有机物由于生物降解所产生的浓度变化可以用一级反应式表达：§6.2.3河流水质模型式中：L—t时刻的有机物的剩余生化需氧量；L0—初始时刻有机物的总生物化学需氧量；K—有机物降解速度常数。大气复氧水中溶解氧的主要来源是大气。氧由大气进入水中的质量传递速度可以表示为：§6.2.3河流水质模型式中：c—河流水中溶解氧的浓度；cs—河流水中饱和溶解氧

7、的浓度；KL—质量传递系数；A—气体扩散的表面积；V—水的体积。简单河段水质模型简单河段指的是只有一个排放口的单一河段，一般定义排放口处的纵向坐标x=0，上游河段的水质视为河流水质的本底值。描述河流水质的S-P模型S-P模型描述一维稳态河流中的BOD-DO的变化规律，其基本假设是：河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应,反应速度是定常的；河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而河流中溶解氧的来源则是大气复氧。§6.2.3河流水质模型§6.2.3河流水质模型简单河段水质模型S-P模型的数学表达式式中：L—河水BOD值；D—河水中的氧亏值；Kd—河水

8、中BOD衰减（耗氧）速度常数；Ka—河水中复氧速度常数；t—河段内河水的流行时间。★水体中耗氧有机物降解★水