環(huán)境學(xué)概論-3水體污染

第三章

水體污染與防治第一節(jié)水體污染概述（一）水體的概念以相對穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域

海洋水體陸地水體地表水體地下水體（深、淺）流動：江河、溪流靜止：湖泊、水庫、塘堰水質(zhì)：水相的質(zhì)量水體：包含了水域中的水、固相物質(zhì)、水生生物、底泥等，是地表被水覆蓋的自然綜合體。區(qū)別水質(zhì)與水體：一、水體污染與水體自凈（二）水體污染污染物進(jìn)入水體后，其含量超過了水體的自然凈化能力，使水體的水質(zhì)和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能的現(xiàn)象，被稱作為水體污染。排入水中的污染物超過了水體的自凈能力污染物積累，其含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)惡化、水體原有用途受到影響第三章水體環(huán)境（三）水體的自凈作用1、定義：廣義：污染物排入水體后，經(jīng)物理、化學(xué)、生物化學(xué)作用，使污染物濃度降低或總量減少，受污染的水體部分或完全恢復(fù)原狀的現(xiàn)象狹義：水體中微生物氧化分解有機污染物物而使水質(zhì)凈化的作用物理凈化（物理過程）是指污染物質(zhì)由于稀釋、擴(kuò)散、沉淀和混合等作用，而使污染物質(zhì)在水體中濃度降低的過程?；瘜W(xué)和物理化學(xué)凈化是指污染物質(zhì)由于氧化、還原、分解、化合及吸附、凝聚等作用，而引起的水體中污染物質(zhì)濃度降低的過程生物化學(xué)凈化由于水中微生物對有機物的氧化分解作用，而引起的污染物質(zhì)濃度降低的過程。2、水體自凈機制（四）環(huán)境容量在一定的標(biāo)準(zhǔn)下，某環(huán)境所能容納的污染物的最大數(shù)量水環(huán)境容量：W=V(CS-CB)+C大氣環(huán)境容量：W=(CS-CB)×U×B×H土壤環(huán)境容量：W=(CS-CB)×150環(huán)境容量可分為理想環(huán)境容量、現(xiàn)狀環(huán)境容量、同化環(huán)境容量二、水體污染源（一）工業(yè)廢水工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中排出的廢水，包括工藝過程用水、冷卻水、煙氣洗滌水、設(shè)備、場地清洗水以及生產(chǎn)廢液等污染量大成分復(fù)雜感官不佳水質(zhì)水量多變

第三章水體環(huán)境（二）生活污水

人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水混合液，包括廚房、廁所、洗滌室、浴室等排出的污水含氮、磷、硫高，污染物易降解，厭氧條件下易產(chǎn)生惡臭，形成有機污染。含有多種致病菌、病毒和寄生蟲卵等。生活污水（不含廁所排水）水質(zhì)指標(biāo)一般在以下范圍內(nèi)：

CODCr=250—300mg/L；BOD5=200—250mg/L

SS=200—300mg/L；LAS(合成洗滌劑）=4-8mg/L

pH值=7.5—9.0全國主要水污染物排放情況廢水（億噸）COD（萬噸）氨氮（萬噸）2006工業(yè)240.2541.542.5生活

296.6

886.798.8

2013工業(yè)209.8319.524.6生活

485.1889.8141.4（三）農(nóng)業(yè)污水農(nóng)作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、食品加工等過程中排出的污水和液態(tài)廢物稱為農(nóng)業(yè)退水。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，噴撒農(nóng)藥及施用化肥，一般只有少量（10—20％）附著或施用于農(nóng)作物上，其余絕大部分（80—90％）殘留在土壤和飄浮在大氣中，通過降雨、沉降和徑流的沖刷而進(jìn)入地表水或地下水，造成污染。含有較高濃度的化肥和農(nóng)藥有機質(zhì)、植物營養(yǎng)素及病原微生物含量高面廣、分散，難于收集與處理（非點源污染）三、水體污染的主要污染物1．懸浮物（SS）質(zhì)點粒徑大于10-7m包含細(xì)菌、藻類及原生動物、泥沙、粘土和其它不溶物質(zhì)2、耗氧有機物耗氧有機物常出現(xiàn)在生活污水及部分工業(yè)廢水中，它們的共同特點是進(jìn)入水體后，通過微生物的生物化學(xué)作用而分解為簡單的無機物質(zhì)二氧化碳和水，在分解過程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧條件下就發(fā)生腐敗分解、惡化水質(zhì)，故常稱這些有機物為耗氧有機物。常用的表示耗氧有機物污染的指標(biāo)有：①化學(xué)耗氧量（COD）：在規(guī)定條件下，使水樣中能被氧化的物質(zhì)氧化所需耗用氧化劑的量。常用的氧化劑K2Cr2O7、KMnO4。2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O②生化需氧量（BOD）：指在好氣條件下，微生物分解水體中有機物質(zhì)的生物化學(xué)過程中所需溶解氧的量，是反映水體中有機污染程度的綜合指標(biāo)之一有機污染物的生物化學(xué)氧化分為兩個階段完成：第一階段：主要是有機物轉(zhuǎn)化為無機物的二氧化碳、水和氨等，反應(yīng)式：

RCH（NH2）COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3第二階段：主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸與硝酸，反應(yīng)式：

2NH3+3O2=2HNO2+2H2O

2HNO2+O2=2HNO3將所能分解的有機物全部分解往往需要20天以上，并與環(huán)境溫度有關(guān)。目前水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)采用在20℃下分解5天所需耗用的氧量，以BOD5表示，它通常是BOD總的70%左右BOD比COD：BOD在一般情況下能較準(zhǔn)確的反映水污染情況，但受到時間和廢水性質(zhì)的限制COD的測定不受廢水條件的限制，并能在2—3小時內(nèi)完成。但不能區(qū)分可被生物氧化的和難以被生物氧化的有機物,不能表示出微生物所能氧化的有機物量采用BOD作為有機物污染程度的指標(biāo)較為合適，在水質(zhì)條件限制不能測定BOD時，可用COD代替。水質(zhì)相對穩(wěn)定條件下，COD與BOD之間有一定關(guān)系：COD(Cr)＞BOD5＞COD(Mn)。

③總有機碳量（TOC）：水中溶解性和懸浮性有機物中存在的全部碳量④總需氧量（TOD）：當(dāng)有機物全部被氧化時，碳被氧化為二氧化碳，而氫、氮、硫則被氧化為水、一氧化氮和二氧化硫等。此時氧化所需的氧量稱為總需氧量。在水質(zhì)狀況基本相同的情況下，BOD5與TOC或TOD之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。通過實驗建立相關(guān)，則可快速測定出TOC，從而推算出其他有機物污染指標(biāo)。3、植物營養(yǎng)物質(zhì)主要是指含氮、磷的無機物或有機物導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化4、重金屬重金屬指比重大于5.0的金屬元素，大約有45種。在環(huán)境污染研究中所說的重金屬主要是指汞、鎘、鉛、鉻、砷等生物毒性顯著的元素（俗稱重金屬“五毒”），也指具有一定的毒性的一般重金屬，如鋅、銅、鎳、鈷、錫等在水體中不能為微生物所降解，通過食物鏈的富集進(jìn)入人體，對人體危害很大Hg污染導(dǎo)致水俁病Cd污染導(dǎo)致骨痛病5、難降解有機物難以被微生物所降解的有機物能在水中長期穩(wěn)定存留，并通過食物鏈進(jìn)入人體6、石油類7、酸堿8、病原體9、熱污染10、放射性物質(zhì)四、不同水體的污染特征（一）河流污染程度隨徑流量變化污染擴(kuò)散快污染影響大（二）湖泊（水庫）污染來源廣、途徑多、類型復(fù)雜污染稀釋和搬運能力弱生物降解和累積能力強（三）地下水污染來源廣泛污染難于治理污染危害嚴(yán)重（四）海洋污染源多而復(fù)雜污染持續(xù)性強污染擴(kuò)散范圍大第二節(jié)污染物在水體中的擴(kuò)散一、污染物在水體中的運動特征（一）推流遷移（二）分散作用

分散作用包含三個方面內(nèi)容：分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散和彌散（三）污染物的衰減和轉(zhuǎn)化二、河流水體中污染物擴(kuò)散的穩(wěn)態(tài)解穩(wěn)態(tài)：在環(huán)境介質(zhì)處于穩(wěn)定流動狀態(tài)，污染源穩(wěn)定連續(xù)排放的條件下，環(huán)境中的污染物分布狀況也是穩(wěn)定的。這時污染物在某一空間位置的濃度不會隨時間變化。（一）一維模型式中：C(x)——下游處的濃度；C0——污染物起始濃度；u——斷面平均流速；k——污染物的衰減速度常數(shù)。如考慮本底濃度，式中的C0均可按照河流混合稀釋模型來計算:Q——河流的流量；

C1——河流中污染物的本底濃度；

q——排入河流的污水的流量；

C2——污水中的某污染物濃度。例：向一條河流穩(wěn)定排放污水，污水量q=0.15m3／s，BOD5濃度為

30mg／L，河流流量Q=5.5m3／s，流速u=0.3m／s，BOD5本底濃度為0.5mg／L，BOD5的衰減速度常數(shù)K=0.2d-1，試求排放點下游10km處的BOD5濃度。

解：計算起始點處完全混合后的初始濃度（二）二維模型三、河流水質(zhì)模型（一）污染物與河水的混合當(dāng)污染物排入河流后，從污水排放口到污染物在河流橫斷面上達(dá)到均勻分布，通常要經(jīng)過豎向混合與橫向混合兩個階段。（二）生物化學(xué)分解河流中的有機物由于生物降解所產(chǎn)生的濃度變化可以用一級反應(yīng)式表達(dá)：式中：L——有機物的濃度（生物化學(xué)需氧量）

K——有機物降解速度常數(shù)（耗氧系數(shù)）（三）大氣復(fù)氧水中溶解氧的主要來源是大氣。氧由大氣進(jìn)入水中的質(zhì)量傳遞速度可以表示為：式中：c——河流水中溶解氧的濃度；

cs——河流水中飽和溶解氧的濃度；

k——質(zhì)量傳遞系數(shù)；

A——氣體擴(kuò)散的表面積；

V——水的體積。溶解氧（

DissolvedOxygen，縮寫為

DO):溶解在水體中的分子氧。飽和溶解氧：在未受污染的條件下，水體中溶解氧的最大值。

大氣中的氧氣與水體中氧氣的平衡服從亨利定律：即一種氣體在溶液中的溶解度正比于液體接觸該種氣體的分壓力：[C(aq)]=kH·Pg

kH——氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)

Pg——是各種氣體的分壓水中的溶解氧主要消耗于生物的呼吸作用有機物的氧化過程飽和溶解氧濃度cs是溫度、鹽度和大氣壓力的函數(shù)，在101.32kPa壓力下，淡水中的飽和溶解氧濃度可以用下式計算：對于河流，A／V=1／H（H是平均水深）（cs-c）表示河水中的溶解氧不足量，稱為氧虧，用D表示，則大氣復(fù)氧作用可表述為：k2——大氣復(fù)氧速度常數(shù)（復(fù)氧系數(shù)）（四）簡單河段水質(zhì)模型描述河流水質(zhì)的第一個模型是由斯特里特(H.Streeter)和菲爾普斯(E.Phelps)在1925年提出的，簡稱S-P模型,S-P模型迄今仍得到廣泛的應(yīng)用。S-P模型用于描述一維穩(wěn)態(tài)均勻無擴(kuò)散河流中的BOD-DO的變化規(guī)律，又稱為BOD-DO水質(zhì)模型。引起河水中DO減少的原因主要有：河水中有機物的分解、底泥中有機物的分解，以及水生生物的呼吸作用等。DO的來源主要有：大氣復(fù)氧、水體中水生植物光合作用等用BOD、DO兩組方程式來表達(dá)水質(zhì)變化。則S-P模型的基本形式：這兩個方程式是耦合的。當(dāng)取邊界條件時可得解析解為式中:t－河水流經(jīng)時間L—河段中距起端距離為x處的BOD濃度C－河水中距離起端處為X處的溶解氧DO濃度k1—河水中BOD衰減(耗氧)系數(shù)；k2—河水中的大氣復(fù)氧系數(shù)；Cs河水中飽和溶解氧DO濃度根據(jù)S-P模型，可以根據(jù)排污斷面處河水的BOD、DO的濃度值（分別為L0

、C0，又稱為起始濃度），求得沿河下游各斷面上的BOD、DO濃度值從氧垂曲線圖可見，在河流的某一距離Xc處，溶解氧具有最小值,此處水質(zhì)最差。此處的溶解氧值(或氧虧值)及發(fā)生的距離，可通過求極值的方法求得，即可由上式，令dc/dt=0，得到：某河段平均流速為0.5m/s，平均流量為30m3/s，耗氧系數(shù)為1.0/天，BOD含量為2ppm。一工廠每天排放廢水13萬t，廢水中BOD含量為200ppm。試問：（1）該工廠下游10km處的BOD濃度是多少？（2）如該工廠下游10km處規(guī)劃為游泳區(qū)（即BOD的最大允許濃度為4ppm），則該工廠BOD的最大允許排放量為多少？時間（天）00.10.30.60.91.2BOD(ppm)15.013.611.18.26.14.5DO(ppm)7.56.55.34.85.16.3下表是某河段的水團(tuán)示蹤實驗結(jié)果（水溫度為20.4℃）第三節(jié)污染物在水體中的轉(zhuǎn)化一、水體中耗氧有機物降解有機物生物化學(xué)分解基本反應(yīng)可分為兩大類：水解反應(yīng)、氧化反應(yīng)1．碳水化合物的降解碳水化合物是由C、H、O組成的不含氮的有機物，一般以通式Cn（H2O）m表示。多糖二糖單糖丙酮酸酸、醇、酮有氧無氧2．脂肪和油類的降解脂肪和油類也是不含氮的有機物，是由脂肪酸和甘油生成的酯類物質(zhì)，不溶于水脂肪、油類水解甘油、脂肪酸丙酮酸CO2、H2O

酸、醇、酮3．含氮有機物降解含氮有機物是指除C、H、O外，還含有N、S、P等元素的有機化合物，其中包括蛋白質(zhì)、氨基酸以及尿素、胺類、腈類、硝基化合物等。甲烷發(fā)酵：碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)在降解后期都生成低級有機酸類物質(zhì)，在無氧條件下進(jìn)行酸性發(fā)酵，這時最終產(chǎn)物未能完全氧化而停留在酸、醇、酮等化合物狀態(tài)。如果條件適宜，就可以發(fā)生另一種發(fā)酵過程，使有機物繼續(xù)進(jìn)行無氧條件下的氧化，最終產(chǎn)物是甲烷氣，稱為甲烷發(fā)酵。蛋白質(zhì)水解氨基酸有機酸脫氨基2CH3CH2OH+CO2→2CH3COOH+CH42CH3（CH3）2COOH+CO2+2H2O→4CH3COOH+CH4CH3COOH→CO2+CH4二、水體富營養(yǎng)化過程“營養(yǎng)化”（Eutropbication）是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。（一）水體富營養(yǎng)化類型1．天然富營養(yǎng)化：天然降水、土壤的侵蝕和淋溶2．人為富營養(yǎng)化：富營養(yǎng)化過程引起的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的變化總之，天然富營養(yǎng)化和人為富營養(yǎng)化的共同點在于它們都是由于水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的富集，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時主要表現(xiàn)為浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等，這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為“水華”，在海洋則稱為“赤潮”。第三章水體環(huán)境（二）氮、磷在水體中的轉(zhuǎn)化1．含氮化合物在水體中的轉(zhuǎn)化水體中的含氮化合物可分為有機氮化合物和無機氮化合物兩大類。通過廢水排放的大多是有機氮有機物，而植物可吸收態(tài)的是無機氮化合物（NH4+、NO2-、NO3-）。有機氮有機物在水體中可轉(zhuǎn)化為無機氮化合物蛋白質(zhì)水解氨基酸NH3脫氨基NO3-NO2-氧化氧化2．含磷化合物在水體中的轉(zhuǎn)化水體中可溶性磷含量較少，因它們很容易與Ca2+、Fe3+、Al3+等生成難溶性的沉淀物，例如Ca3(PO4)2、AlPO4、FePO4等多沉積于水體底泥。聚積于底泥中磷的存在形式和數(shù)量決定于污染物輸入和通過地表與地下徑流的排出情況；決定于水中的磷與底泥中的磷之間的交換情況。（三）氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化藻類光合作用：

P↓↑R{C106H263O110N16P1}+138O2在藻類分子量中，所占重要百分比:最小的是磷;其次是氮利貝格最小值定律（Liebiglawoftheminimum）：植物生長取決于外界供給它所需要的養(yǎng)料中數(shù)量最少的那一種。藻類的生產(chǎn)量主要取決于水體中磷的供應(yīng)量;當(dāng)總氮與總磷的濃度比值低于4：1時，氮很可能成為湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化的限制因素

根據(jù)以上分析，當(dāng)水體中N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)過多時：藻類大量繁殖（1）藻類在水體中占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動的空間越來越?。辉孱愃劳鰧⒊练e塘底。（2）藻類種類逐漸減少，并由以硅藻和綠藻為主轉(zhuǎn)為以藍(lán)藻為主，而藍(lán)藻有不少種有膠質(zhì)膜，不適于作魚餌料，而其中有一些種屬是有毒的。消耗水體中的溶解氧藻類有機物死亡沉淀氮磷釋放釋放吸收吸收有機物分解耗氧區(qū)（四）水體富營養(yǎng)化狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)1、根據(jù)湖水營養(yǎng)物質(zhì)濃度等2、進(jìn)入水體中的營養(yǎng)物質(zhì)氮、磷的負(fù)荷量總磷為0.2-0.5g／（m2·a）總氮為5-10g/（m2·a）（五）水體富營養(yǎng)化的控制氮磷數(shù)量（t）比例（％）數(shù)量（t）比例（％）人為負(fù)荷115.8788.414.4894.95湖面降水5.634.30.171.1入湖徑流9.857.30.603.93合計131.110015.251001、控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入杭州西湖外源性氮、磷負(fù)荷（t/a)合理使用肥料，防止流失。降低工業(yè)廢水中氮磷的排放量城鎮(zhèn)污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放2、減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷1）生物措施：利用水生生物吸收N、P元素2）工程措施:挖掘底泥深層曝氧稀釋和沖洗3）化學(xué)方法三、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化污染物的遷移：污染物在環(huán)境中的空間位置移動及其所引起的富集、分散和消失的過程污染物的轉(zhuǎn)化：污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程遷移與轉(zhuǎn)化通常是相伴相隨的（一）水體重金屬污染特征1、分布、應(yīng)用廣泛：2、大多屬于過渡元素：KSP小，易沉淀價態(tài)變化多絡(luò)合作用強3、毒性效應(yīng)顯著毒作用劑量小不能為微生物所降解在人和生物體內(nèi)積累有機化合物毒性大(二)重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1、沉淀與溶解重金屬化合物在水中的溶解度可以直觀地表述其在水環(huán)境中的遷移能力。溶解度大者遷移能力強，溶解度小者遷移能力弱。通常將溶解度小于0.01克／100克水的物質(zhì)叫做“難溶物”。難溶電解質(zhì)在飽和水溶液中存在著下列電離平衡：AB（S）=A++B-平衡常數(shù)以容度積（KSP)表示：KSP=[A+][B-](1)氫氧化物金屬氫氧化物的溶解平衡可表示為：M(OH)n=Mn++nOH-溶度積為：KSP=[Mn+][OH-]n[Mn+]=KSP/[OH-]n重金屬的遷移能力，一般隨pH值的升高而降低（2）硫化物金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物?；衔颣SP化合物KSPCd(OH)22.2×10-14CdS4.0×10-21Hg(OH)24.8×10-16HgS4.0×10--53Pb(OH)21.2×10-15PbS8.0×10-28Zn(OH)27.1×10-18ZnS1.6×10-24Cu(OH)25.0×10-20CuS6.3×10-36只要天然水中有少量的S-2存在，重金屬元素大多可從天然水中沉淀出來。一些金屬化合物的溶度積2、絡(luò)合與螯合中心離子：提供空軌道配位體：提供孤對電子通過配位鍵聯(lián)系，形成絡(luò)離子水體中重要的配位體有OH－、Cl－、CO32－、HCO3－、F－、有機物等。近年來，在水環(huán)境研究中，人們特別重視羥基絡(luò)合作用及氯離子的絡(luò)合作用，認(rèn)為這兩者是影響一些重金屬難溶鹽類溶解度的重要因素，尤其是氯離子被認(rèn)為是天然水中重金屬的最穩(wěn)定的絡(luò)合劑。（1）羥基的絡(luò)合作用－水解作用水解作用可看作是各種金屬離子和質(zhì)子(H＋)對羥基（OH－）的爭奪作用。離子電位（Z／r）高的金屬離子在水溶液中可以把OH－爭奪過來，形成羥基絡(luò)離子。如Zn的逐級水解：pH值6時為簡單離子，pH值7時有微量Zn(OH)+，pH值8－10時以Zn(OH)2占優(yōu)勢，pH值時以Zn(OH)3-、Zn(OH)42-為主。由圖中可以看出，溶解區(qū)域存在低溶解度區(qū)段。在此區(qū)段左側(cè)，隨pH值升高溶解度不斷下降。在此區(qū)段右側(cè)，隨pH值升高而溶解度反又上升。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在于：許多金屬氫氧化物不但可以是絡(luò)合陽離子，而且可以是絡(luò)合陰離子。例如鋅的絡(luò)合陽離子是Zn(OH)＋，絡(luò)合陰離子是Zn(OH)－和Zn(OH)2－。這些絡(luò)離子的產(chǎn)生都使金屬氫氧化物的溶解度增大?？傊捎诹u基與金屬離子的絡(luò)合作用可大大提高某些重金屬氫氧化物的溶解度。（2）Cl-的絡(luò)合作用氯與重金屬絡(luò)合的程度既決定于Cl-的濃度，也決定于重金屬離子對Cl-的親和力(Hg＞Cd＞Zn＞Pb)氯離子絡(luò)合作用對重金屬遷移的影響主要表現(xiàn)為：可大大提高難溶重金屬化合物的溶解度可使膠體對重金屬離子的吸附作用減弱3、氧化與還原基本反應(yīng)式：氧化劑＋ne＝還原劑氧化還原電位（Eh）：電位值愈大，表明該體系內(nèi)氧化劑的強度愈大在一般環(huán)境中，氧化還原電位決定于環(huán)境中的游離氧含量。氧含量大，則氧化還原電位高。根據(jù)環(huán)境中游離氧、硫化氫及其他物質(zhì)的存在情況，可將水體分為三種類型：1）

氧化環(huán)境：溶解氧含量高的水體。在堿性條件下Eh通常大于0.15伏，酸性條件下Eh＞0.5伏，氧化能力強。2）不含硫的還原環(huán)境：有機物多、礦化度低的水體。在堿性條件下Eh通常小于0.15伏，酸性條件下Eh小于0.5伏，還原能力強氧化條件下：（還原則反之）Cu2+、V5+、Cr6+，形成可溶性的鉻酸鹽、釩酸鹽和硫酸鹽，具有高的遷移能力。Fe3+、Mn4+、As5+，則形成難溶性化合物，遷移力很低。3）含硫的還原環(huán)境：有機物多、礦化度高的水體，有機物分解耗氧使Eh降低，并產(chǎn)生H2S。在這種環(huán)境中，H2S的含量有時可達(dá)2克／升，甚至更多，從而導(dǎo)致形成各種不溶解的金屬硫化物沉淀，如Fe、Pb、Zn、Cd、Ag的硫化物等，限止這些金屬的遷移4、膠體化學(xué)吸附膠休由于其具有巨大的表面能和帶電荷，能夠強烈地吸附各種分子和離子，對重金屬離子在水環(huán)境中的遷移有重大影響。1）吸附機理表面吸附：表面分子受到不均衡的分子引力，使表面的分子具有多余的自的能（即存在著剩余引力），稱為表面能。表面能愈大，吸附作用就愈強。膠體的表面吸附能力與粒徑成反比離子交換吸附（極性吸附）：膠體微粒一般帶有電荷，大部分膠體(粘粒礦物、有機膠體、含水氧化鋁等)帶負(fù)電荷，只有少數(shù)膠體（如在酸性條件下的含水氧化鐵、鋁、）帶正電荷。決定了它具有吸引相反電荷離子的能力。膠體的吸附作用使水體中60%－90%的重金屬離子態(tài)轉(zhuǎn)入吸附態(tài)，使其遷移能力下降2）沉積與再釋放沉積作用：吸附態(tài)→沉淀態(tài)凝聚作用：微粒在水中相反電荷物質(zhì)的作用下實現(xiàn)電中和作用，消除微粒間的排斥勢能，使彼此可以接近到吸引力占優(yōu)勢的距離。絮凝作用：微粒相互碰撞并結(jié)合到一起或通過橋連吸附而聚集的作用再釋放作用：已沉淀在水體底部的重金屬在條件變化時，還可能重新釋放出來，再次產(chǎn)生污染。如有機物分解、配位體的增加等。第四節(jié)水污染防治一、水污染控制模式一級控制：污染源頭控制（上游段）工業(yè)廢水生活污水農(nóng)村面源城市徑流二級控制：污水集中處理（中游段）三級控制：尾水最終處理（下游段）二、廢水處理方法（一）廢水處理基本方法廢水處理相當(dāng)復(fù)雜，處理方法的選擇，必須根據(jù)廢水的水質(zhì)和數(shù)量，排放到的接納水體或水的用途來考慮。1、物理法利用物理作用處理、分離和回收廢水中的污染物。在處理過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。常采用的有沉淀法、過濾法、離心法、蒸發(fā)法。處理方法處理工藝處理對象物理處理法調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)和水量格柵粗大懸浮物和漂浮物篩網(wǎng)較細(xì)小的懸浮物沉淀可沉物質(zhì)氣浮乳化油、比重接近1的懸浮物離心機乳化油、固體物旋流分離器較大的懸浮物砂濾池細(xì)小懸浮物、乳化油2、化學(xué)法利用化學(xué)反應(yīng)或物理化學(xué)作用處理、回收廢水中的污染物，常用的方法有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、離心交換法、電滲析法等處理方法處理工藝處理對象化學(xué)處理法中和酸、堿混凝膠體、細(xì)小懸浮物化學(xué)沉淀溶解性有害重金屬氧化還原溶解性有害物質(zhì)吹脫溶解性氣體萃取溶解性有機物吸附溶解性物質(zhì)離子交換可離解物質(zhì)電滲析可離解物質(zhì)反滲透膜鹽類3、生物法利用微生物的生化作用處理廢水中的有機污染物。常用的方法有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法等。處理方法處理工藝處理對象生物處理法活性污泥法膠體和溶解性有機物生物濾池生物轉(zhuǎn)盤生物接觸氧化厭氧污泥床厭氧流化床厭氧濾池（二）城市污水處理按污水處理深度的不同，污水處理大致可分為預(yù)處理、一級處理、二級處理和三級處理（深度處理）。

污染物一級處理二級處理三級處理SS7095>95BOD3090

>95總磷203097總氮153050-801、一級處理任務(wù)是去除廢水中的大顆粒物質(zhì)（粒徑100um以上），可由篩濾、重力沉淀、浮選等物理方法串聯(lián)而成。廢水經(jīng)一級處理后通常達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，主要是懸浮物的去除（去除率達(dá)70～80％）而對廢水中的膠體和溶解性污染物的去除作用不大。2、二級處理

二級處理的主要任務(wù)是大幅度地去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機物。常用的方法是生物法和絮凝法。（1）生物法利用微生物將污水中的有機物分解為無機物，從而達(dá)到凈化的目的。而微生物又以有機物合成自身并不斷繁殖，使凈化得以進(jìn)行。

需氧生物處理法：利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中有機物分解的方法厭氧生物處理法：在厭氧細(xì)菌或兼性細(xì)菌的作用下將污泥中的有機物分解，最后產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體。（2）絮凝法通過加入絮凝劑，破壞膠體的穩(wěn)定性，使膠體發(fā)生凝聚，產(chǎn)生絮凝物，并發(fā)生吸附作用，將廢水中的污染物吸附在一起，然后沉降而與水分離。常用的凝聚劑有硫酸鋁、明礬、鐵鹽（硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化鐵等）以及高分子凝聚劑。經(jīng)過二級處理的水80～90％的有機物被除去，BOD較低，一般可達(dá)到農(nóng)灌標(biāo)準(zhǔn)和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。但水中還存留一定的懸浮物、生物不能降解的有機物、溶解性無機鹽和N、P等，并含有病毒和細(xì)菌。因此不能作為飲用水、工業(yè)用水和地下水的補給用水。

活性污泥法剩余污泥出水初次沉淀池再生池二次沉淀池曝氣池進(jìn)水回流污泥污泥污泥空氣沉淀池氧化池3、三級處理三級處理又稱為高級處理或深度處理，其任務(wù)是進(jìn)一步去除植物營養(yǎng)物質(zhì)及其他污染物。它根據(jù)廢水中的不同成份分別采取物理、化學(xué)等方法進(jìn)行處理。經(jīng)三級處理的廢水能達(dá)到城市用水、工業(yè)用水和飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但三級處理的處理費用很高。近代水污染控制的重點，初期著眼于預(yù)防傳染性疾病的流行，后來轉(zhuǎn)移到需氧污染物的控制，目前又發(fā)展到防治水體富營養(yǎng)化的處理及廢水凈化回收重復(fù)利用方面來，做到廢水資源化三、水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)地面水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)1983年為首次發(fā)布，1988年為第一次修