2014-06-26 08:24:42

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水体自净指的是受污染的水体自身由于物理、化学、生物等方面的作用,使污染物浓度和毒性逐渐下降,经一段时间后恢复到受污染前的状态。一般情况下水体净化以物理和生物化学过程为主。

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基本信息

  • 中文名

    水体自净

  • 外文名

    self-Purificationofwaterbody

折叠 编辑本段 术语简介

污染物投入水体后,使水环境受到污染。污水排入水体后,一方面对水体产生污染,另一方面水体本身有一定的净化污水的能力,即经过水体的物理、化学与生物的作用,使污水中污染物的浓度得以降低,经过一段时间后,水体往往能恢复到受污染前的状态,并在微生物的作用下进行分解,从而使水体由不洁恢复为清洁,这一过程称为水体的自净过程(self-Purificationofwaterbody)。

折叠 编辑本段 术语定义

(图)水体自净(图)水体自净

水体自净的定义有广义与狭义两种:广义的定义指受污染的水体,经过水中物理、化学与生物作用,使污染物浓度降低,并恢复到污染前的水平;狭义的定义指水体中的微生物氧化分解有机物而使得水体得以净化的过程。

折叠 编辑本段 自净过程

第一阶段是易被氧化的有机物所进行的化学氧化分解。该阶段在污染物进入水体以后数小时之内即可完成。

第二阶段是有机物在水中微生物作用下的生物化学氧化分解。该阶段持续时间的长短随水温、有机物浓度、微生物种类与数量等而不同。一般要延续数天,但被生物化学氧化的物质一般在5天内可全部完成。

第三阶段是含氮有机物的硝化过程。这个过程最慢,一般要延续一个月右。

折叠 编辑本段 过程特征

(图)分子结构(图)分子结构

废水或污染物一旦进入水体后,就开始了自净过程。该过程由弱到强,直到趋于恒定,使水质逐渐恢复到正常水平。全过程的特征是:

1)进入水体中的污染物,在连续的自净过程中,总的趋势是浓度逐渐下降。

2)大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用,转变为低毒或无毒化合物。

3)重金属一类污染物,从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物,沉淀后进入底泥。

4)复杂的有机物,如碳水化合物脂肪蛋白质等,不论在溶解氧富裕或缺氧条件下,都能被微生物利用和分解。先降解为较简单的有机物,再进一步分解为二氧化碳和水。

(图)水体自净(图)水体自净

5)不稳定的污染物在自净过程中转变为稳定的化合物。如转变为亚硝酸盐,再氧化为硝酸盐

6)在自净过程的初期,水中溶解氧数量急剧下降,到达最低点后又缓慢上升,逐渐恢复到正常水平。

7)进入水体的大量污染物,如果是有毒的,则生物不能栖息,如不逃避就要死亡,水中生物种类和个体数量就要随之大量减少。随着自净过程的进行,有毒物质浓度或数量下降,生物种类和个体数量也逐渐随之回升,最终趋于正常的生物分布。进入水体的大量污染物中,如果含有机物过高,那么微生物就可以利用丰富的有机物为食料而迅速的繁殖,溶解氧随之减少。随着自净过程的进行,使纤毛虫之类的原生动物有条件取食于细菌,则细菌数量又随之减少;而纤毛虫又被轮虫、甲壳类吞食,使后者成为优势种群。有机物分解所生成的大量无机营养成分,如氮、磷等,使藻类生长旺盛,藻类旺盛又使鱼、贝类动物随之繁殖起来。

折叠 编辑本段 实现方式

(图)水体自净(图)水体自净

水体自净主要通过三方面作用来实现。

物理作用

物理作用包括可沉性固体逐渐下沉,悬浮物、胶体和溶解性污染物稀释混合,浓度逐渐降低。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。

化学作用

污染物质由于氧化、还原、酸碱反应、分解、化合、吸附和凝聚等作用而使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。

生物作用

由于各种生物(藻类、微生物等)的活动特别是微生物对水中有机物的氧化分解作用使污染物降解。它在水体自净中起非常重要的作用。

水体中的污染物的沉淀、稀释、混合等物理过程,氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程等,往往是同时发生,相互影响,并相互交织进行。一般说来,物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。

折叠 编辑本段 作用分类

(图)水体自净(图)水体自净

从水体形成自净作用的场所上看,水体的自净作用又可分成以下几类:

水与大气间的自净作用

这种作用的表现,如河水中的二氧化碳、硫化氢等气体的挥发释放和氧气溶入等。

水的自净作用

污染物质在河水中的稀释、扩散、氧化、还原,或由于水中微生物作用而使污染物质发生生物化学分解,以及放射性污染物质的蜕变等等。

水与底质间的自净作用

这种作用表现为河水中悬浮物质的沉淀,污染物质被河底淤泥吸附等等。

水体底质中的自净作用

由于底质中微生物的作用使底质中的有机污染物质发生分解等。

折叠 编辑本段 影响因素

(图)水体自净(图)水体自净

水体的自净能力是有限的,如果排入水体的污染物数量超过某一界限时,将造成水体的永久性污染,这一界限称为水体的自净容量或水环境容量。影响水体自净的因素很多,其中主要因素有:受纳水体的地理、水文条件、微生物的种类与数量、水温、复氧能力以及水体和污染物的组成、污染物浓度等。

水文要素

流速、流量直接影响到移流强度和紊动扩散强度。流速和流量大,不仅水体中污染物浓度稀释扩散能力随之加强,而且水汽界面上的气体交换速度也随之增大。河流中流速和流量有明显的季节变化,洪水季节,流速和流量大,有利于自净;枯水季节,流速和流量小,给自净带来不利。

河流中含沙量的多少与水中某些污染物质浓度有一定关系。例如,研究发现中国黄河含沙量与含砷量呈正相关关系。这是因为泥沙颗粒对砷有强烈的吸附作用。一旦河水澄清,含量就大为减少。

水温不仅直接影响到水体中污染物质的化学转化的速度,而且能通过影响水体中微生物的活动对生物化学降解速度产生影响,随着水温的增加,bod(生物耗氧量)的降低速度明显加快。但水温高却不利于水体富氧。

太阳辐射

太阳辐射对水体自净作用有直接影响和间接影响两个方面。直接影响指太阳辐射能使水中污染物质产生光转化;间接影响指可以引起水温变化和促进浮游植物及水生植物进行光合作用。太阳辐射对水深小的河流的自净作用的影响比对水深大的河流大。

底质

底质能富集某些污染物质。河水与河床基岩和沉积物也有一定物质交换过程。这两方面都可能对河流的自净作用产生影响。例如河底若有铬铁矿露头,则河水中含铬可能较高;又如易被吸附在泥沙上,随之沉淀而在底泥中累积,虽较稳定,但在水与底泥界面上存在十分缓慢的释放过程,使汞重新回到河水中,所谓形成二次污染。此外,底质不同,底栖生物的种类和数量不同,对水体自净作用的影响也不同。

水生物和水中微生物

水中微生物对污染物有生物降解作用。某些水生物对污染物有富集作用,这两方面都能减低水中水中污染物的浓度。因此,若水体中能分解污染物质的微生物和能富集污染物质的的水生物品种多、数量大,对水体自净过程较为有利。

污染物的性质和浓度

易于化学讲解、光转化和生物降解的污染物显然最容易得以自净。例如,由于它们易挥发和氧化分解,而又能为泥沙和底泥吸附,因此在水体中较易净化。难于化学讲解、光转化和生物降解的污染物也难在水体中的得以自净。例如合成洗涤剂、有机农药等化学稳定性级高的合成有机化合物,在自然状态下需十年以上的时间才能完全分解,它们以水流作为载体,逐渐蔓延,不断积累,成为全球性污染的代表性物质。水体中某些重金属类污染物可能对微生物有害,从而降低了生物降解能力。

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