2011環(huán)保工程師:河流污染與自凈知識(shí)輔導(dǎo)

　　2011年環(huán)保工程師考試河流污染與自凈知識(shí)輔導(dǎo)

　　河流的污染與自凈$lesson$

　　河流是地面水系的主體，與人類的關(guān)系十分密切。它是人類主要的水源，除了為人類提供生產(chǎn)和生活用水外，河流的功能還包括：航運(yùn)、灌溉、補(bǔ)給地下水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、觀賞以及作為地表徑流和廢水的最終受納體。

　　一、河流的水質(zhì)特征

　　與湖泊、海洋相比，河流的水量和水質(zhì)隨季節(jié)的變化較大，水體更新期短，水質(zhì)隨枯水期和豐水期的不斷交替，更新也快。水質(zhì)遭受污染后，易于稀釋擴(kuò)散和自凈。此外，由于水流與地表物質(zhì)接觸時(shí)間不長(zhǎng)，水面蒸發(fā)面小，因此與其它陸地水體相比河水礦化度較低。

　　天然河水的化學(xué)成分受到降水、地形、地質(zhì)、水生生物以及水流補(bǔ)給源等多方面因素的控制，河水不僅與地表水及大氣水之間有交換過(guò)程，而且與地下水也相互關(guān)聯(lián)，因此河水的化學(xué)成分復(fù)雜多樣，沿程變化及時(shí)間變化強(qiáng)烈。

　　河流不僅是人類社會(huì)主要的供給水源，也是人類活動(dòng)頻繁的場(chǎng)所，它被污染的機(jī)會(huì)多，幾乎各種污染源中的污染物，通過(guò)各種途徑都可進(jìn)入河流，并向下游匯集。而它一旦遭受污染就會(huì)嚴(yán)重影響到人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　　二、河流的污染及其特點(diǎn)

　　地面河流與大氣、土壤(或巖石圈)緊密相連，又與人類的生活、生產(chǎn)直接相關(guān)，其污染物質(zhì)來(lái)源于：大量生活污水和工業(yè)廢水的直接排放;地表徑流將地表上的污染物質(zhì)大量攜帶進(jìn)河水中;大氣中的污染物質(zhì)隨降雨而進(jìn)入河流;水上航運(yùn)過(guò)程中的油脂泄漏等。

　　隨著城市化和工業(yè)化的進(jìn)程，河流作為廢水最主要和直接的受納體的負(fù)擔(dān)日益加重，導(dǎo)致了嚴(yán)重的河流污染。

　　歷史上城市廢水對(duì)河流、湖泊等水體的污染大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：

　　(1)病原污染期 在工業(yè)尚不發(fā)達(dá)時(shí)，城市廢水主要是生活污水，富含有機(jī)質(zhì)、微生物污染物等，以此作為飲用水源，則由于病原菌的存在很容易導(dǎo)致傳染病的流行，這個(gè)時(shí)期的污染就稱為病原污染期。例如，橫貫英國(guó)的泰晤士河在19世紀(jì)之前，還是河水清澈，碧波蕩漾，水中魚蝦成群，河面飛鳥翱翔。但隨著工業(yè)革命的興起及兩岸人口的激增，每天排放的大量生活污水和工業(yè)廢水使泰晤士河迅速變得污濁不堪，水質(zhì)嚴(yán)重惡化。到上世紀(jì)50年代末，泰晤士河的污染進(jìn)一步惡化，水中的含氧量幾乎等于零，除少數(shù)鱔魚外，其它魚類幾乎絕跡。美麗的泰晤士河變成―條死河，骯臟的河水還成為沿岸疾病流行的禍?zhǔn)祝瑥?849年到1954年，濱河地區(qū)約有25000人死于霍亂。

　　(2)總體污染期 隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和快速發(fā)展，排入地面水體中的工業(yè)廢水的比重不斷增加，造成河、湖水中的懸浮物及生化需氧量越來(lái)越高，使水體中溶解氧耗盡，水生生物滅絕，生態(tài)平衡被破壞，達(dá)到總體污染的程度，這個(gè)時(shí)期可稱為總體污染期。

　　(3)新污染期 工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是石油、化工、核能等新型工業(yè)的出現(xiàn)，生產(chǎn)中排放出的新污染物質(zhì)和毒物不斷增多，水質(zhì)更趨復(fù)雜，這就是所謂新污染期。目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家正處于新污染期。

　　發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)50年代就進(jìn)入了河湖嚴(yán)重污染的總體污染期。他們經(jīng)過(guò)二十多年的努力，治理了一些嚴(yán)重污染的河流湖泊，基本上控制了以有機(jī)物為主的水污染。而許多發(fā)展中國(guó)家，目前水體污染的狀況仍很嚴(yán)重，一些國(guó)家甚至還處于病原污染期，直接威脅著人們的身體健康。

　　近些年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市人口的迅速增加，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥的大量使用以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)地面河流的污染日益嚴(yán)重。根據(jù)我國(guó)1998年對(duì)全國(guó)109700公里河流進(jìn)行的評(píng)價(jià)，我國(guó)河流長(zhǎng)度有70.6%被污染，其中有機(jī)污染是一個(gè)不可忽視的因素。

　　相對(duì)于其它水體的污染來(lái)說(shuō)，河流的污染易于發(fā)生，但也比較容易自凈恢復(fù);河流的污染途徑多，污染物種類復(fù)雜，但耗氧有機(jī)物的污染最具普遍性。同時(shí)，河流可能穿逾不同的社會(huì)環(huán)境和自然地理環(huán)境，使不同河段的納污狀況和自凈能力有明顯差異。因此，對(duì)河流的污染和自凈規(guī)律必須按不同河段進(jìn)行研究。

　　三、河流水體的自凈機(jī)理

　　河流的自凈作用是指河水中的污染物濃度在隨河水向下游流動(dòng)過(guò)程中在多種機(jī)理的作用下自然降低的過(guò)程。廢水中污染物種類繁多，進(jìn)入河流后消除的機(jī)理也是多種多樣的。

　　從凈化機(jī)制來(lái)看，污染物自行消除的過(guò)程可分為以下幾類：

　　1.物理凈化過(guò)程

　　物理凈化是指由于稀釋、擴(kuò)散、沉淀等作用而使河水中的污染物濃度降低的過(guò)程。其中稀釋作用是一項(xiàng)重要的物理凈化過(guò)程。河水中的懸浮固體，在重力作用下，逐漸沉降到河底，成為淤泥。而河流對(duì)溶解態(tài)污染物的稀釋能力，是因?yàn)槲廴疚镞M(jìn)入河流后同時(shí)存在兩種運(yùn)動(dòng)形式：一是由于受河水的推動(dòng)而沿水流方向的運(yùn)動(dòng)，這種水流輸運(yùn)污染物的方式，稱為推流;二是由于污染物質(zhì)的進(jìn)入，在水流中產(chǎn)生了濃度差異，污染物將由高濃度處向低濃度處遷移，這一污染物的運(yùn)動(dòng)形式稱為擴(kuò)散。污染物進(jìn)入水體后正是在推流和擴(kuò)散這兩種同時(shí)存在而又相互影響的運(yùn)動(dòng)形式的作用下，才使得其濃度從排放口開始往下游逐漸降低，得以不斷凈化稀釋。

　　2.化學(xué)凈化過(guò)程

　　化學(xué)凈化是指污染物進(jìn)入水體后在化學(xué)(或物理化學(xué))作用下而使其濃度降低的過(guò)程。水體中進(jìn)行的化學(xué)或物理化學(xué)凈化過(guò)程，包括氧化-還原、酸堿中和、沉淀-溶解、分解-化合、吸附-解吸、凝聚-膠溶等。例如，水體中的低價(jià)金屬離子(如二價(jià)鐵、二價(jià)錳等)，可通過(guò)氧化作用生成難溶的高價(jià)金屬氫氧化物而沉淀下來(lái);六價(jià)鉻可通過(guò)還原作用而轉(zhuǎn)化為毒性較小的三價(jià)鉻;水中的粘土礦物質(zhì)及腐殖酸膠體顆粒，也可通過(guò)吸附、凝聚、沉降等作用轉(zhuǎn)移至底泥中。

　　3.生物凈化過(guò)程

　　生物凈化是指在微生物的作用下，有機(jī)污染物逐漸分解、氧化使其含量逐漸降低的過(guò)程。進(jìn)入水體的有機(jī)污染物的凈化，主要有賴于生物化學(xué)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水體向凈化的方向轉(zhuǎn)變。造成這一轉(zhuǎn)變的生物化學(xué)過(guò)程常被稱作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為低級(jí)有機(jī)物和簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物的過(guò)程。

　　生物降解分為好氧生物降解和厭氧生物降解。前者是指在溶解氧(氧分子)存在的條件下，由好氧微生物完成的生物化學(xué)反應(yīng);后者是指在氧氣不足或無(wú)氧氣的情況下，由厭氧微生物完成的生物化學(xué)反應(yīng)。有的微生物既能在有氧條件下進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，也能在無(wú)氧或缺氧條件下進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，稱為兼性微生物。