2011环保工程师:河流污染与自净知识辅导

　　2011年环保工程师考试河流污染与自净知识辅导

　　河流的污染与自净$lesson$

　　河流是地面水系的主体，与人类的关系十分密切。它是人类主要的水源，除了为人类提供生产和生活用水外，河流的功能还包括：航运、灌溉、补给地下水、水产养殖、观赏以及作为地表径流和废水的最终受纳体。

　　一、河流的水质特征

　　与湖泊、海洋相比，河流的水量和水质随季节的变化较大，水体更新期短，水质随枯水期和丰水期的不断交替，更新也快。水质遭受污染后，易于稀释扩散和自净。此外，由于水流与地表物质接触时间不长，水面蒸发面小，因此与其它陆地水体相比河水矿化度较低。

　　天然河水的化学成分受到降水、地形、地质、水生生物以及水流补给源等多方面因素的控制，河水不仅与地表水及大气水之间有交换过程，而且与地下水也相互关联，因此河水的化学成分复杂多样，沿程变化及时间变化强烈。

　　河流不仅是人类社会主要的供给水源，也是人类活动频繁的场所，它被污染的机会多，几乎各种污染源中的污染物，通过各种途径都可进入河流，并向下游汇集。而它一旦遭受污染就会严重影响到人类生活和工农业生产。

　　二、河流的污染及其特点

　　地面河流与大气、土壤(或岩石圈)紧密相连，又与人类的生活、生产直接相关，其污染物质来源于：大量生活污水和工业废水的直接排放;地表径流将地表上的污染物质大量携带进河水中;大气中的污染物质随降雨而进入河流;水上航运过程中的油脂泄漏等。

　　随着城市化和工业化的进程，河流作为废水最主要和直接的受纳体的负担日益加重，导致了严重的河流污染。

　　历史上城市废水对河流、湖泊等水体的污染大致经历了三个时期：

　　(1)病原污染期 在工业尚不发达时，城市废水主要是生活污水，富含有机质、微生物污染物等，以此作为饮用水源，则由于病原菌的存在很容易导致传染病的流行，这个时期的污染就称为病原污染期。例如，横贯英国的泰晤士河在19世纪之前，还是河水清澈，碧波荡漾，水中鱼虾成群，河面飞鸟翱翔。但随着工业革命的兴起及两岸人口的激增，每天排放的大量生活污水和工业废水使泰晤士河迅速变得污浊不堪，水质严重恶化。到上世纪50年代末，泰晤士河的污染进一步恶化，水中的含氧量几乎等于零，除少数鳝鱼外，其它鱼类几乎绝迹。美丽的泰晤士河变成―条死河，肮脏的河水还成为沿岸疾病流行的祸首，从1849年到1954年，滨河地区约有25000人死于霍乱。

　　(2)总体污染期 随着工业规模的不断扩大和快速发展，排入地面水体中的工业废水的比重不断增加，造成河、湖水中的悬浮物及生化需氧量越来越高，使水体中溶解氧耗尽，水生生物灭绝，生态平衡被破坏，达到总体污染的程度，这个时期可称为总体污染期。

　　(3)新污染期 工业生产和科学技术的进一步发展，特别是石油、化工、核能等新型工业的出现，生产中排放出的新污染物质和毒物不断增多，水质更趋复杂，这就是所谓新污染期。目前一些发达国家正处于新污染期。

　　发达国家在20世纪50年代就进入了河湖严重污染的总体污染期。他们经过二十多年的努力，治理了一些严重污染的河流湖泊，基本上控制了以有机物为主的水污染。而许多发展中国家，目前水体污染的状况仍很严重，一些国家甚至还处于病原污染期，直接威胁着人们的身体健康。

　　近些年来，随着我国国民经济的快速发展、城市人口的迅速增加，以及农业生产中农药化肥的大量使用以及乡镇企业规模的不断扩大，对地面河流的污染日益严重。根据我国1998年对全国109700公里河流进行的评价，我国河流长度有70.6%被污染，其中有机污染是一个不可忽视的因素。

　　相对于其它水体的污染来说，河流的污染易于发生，但也比较容易自净恢复;河流的污染途径多，污染物种类复杂，但耗氧有机物的污染最具普遍性。同时，河流可能穿逾不同的社会环境和自然地理环境，使不同河段的纳污状况和自净能力有明显差异。因此，对河流的污染和自净规律必须按不同河段进行研究。

　　三、河流水体的自净机理

　　河流的自净作用是指河水中的污染物浓度在随河水向下游流动过程中在多种机理的作用下自然降低的过程。废水中污染物种类繁多，进入河流后消除的机理也是多种多样的。

　　从净化机制来看，污染物自行消除的过程可分为以下几类：

　　1.物理净化过程

　　物理净化是指由于稀释、扩散、沉淀等作用而使河水中的污染物浓度降低的过程。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。河水中的悬浮固体，在重力作用下，逐渐沉降到河底，成为淤泥。而河流对溶解态污染物的稀释能力，是因为污染物进入河流后同时存在两种运动形式：一是由于受河水的推动而沿水流方向的运动，这种水流输运污染物的方式，称为推流;二是由于污染物质的进入，在水流中产生了浓度差异，污染物将由高浓度处向低浓度处迁移，这一污染物的运动形式称为扩散。污染物进入水体后正是在推流和扩散这两种同时存在而又相互影响的运动形式的作用下，才使得其浓度从排放口开始往下游逐渐降低，得以不断净化稀释。

　　2.化学净化过程

　　化学净化是指污染物进入水体后在化学(或物理化学)作用下而使其浓度降低的过程。水体中进行的化学或物理化学净化过程，包括氧化-还原、酸碱中和、沉淀-溶解、分解-化合、吸附-解吸、凝聚-胶溶等。例如，水体中的低价金属离子(如二价铁、二价锰等)，可通过氧化作用生成难溶的高价金属氢氧化物而沉淀下来;六价铬可通过还原作用而转化为毒性较小的三价铬;水中的粘土矿物质及腐殖酸胶体颗粒，也可通过吸附、凝聚、沉降等作用转移至底泥中。

　　3.生物净化过程

　　生物净化是指在微生物的作用下，有机污染物逐渐分解、氧化使其含量逐渐降低的过程。进入水体的有机污染物的净化，主要有赖于生物化学过程。在这个过程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水体向净化的方向转变。造成这一转变的生物化学过程常被称作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。

　　生物降解分为好氧生物降解和厌氧生物降解。前者是指在溶解氧(氧分子)存在的条件下，由好氧微生物完成的生物化学反应;后者是指在氧气不足或无氧气的情况下，由厌氧微生物完成的生物化学反应。有的微生物既能在有氧条件下进行生物化学反应，也能在无氧或缺氧条件下进行生物化学反应，称为兼性微生物。