2011環(huán)保工程師:河流污染與自凈知識輔導(dǎo)

　　2011年環(huán)保工程師考試河流污染與自凈知識輔導(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、灌溉、補給地下水、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，易于稀釋擴散和自凈。此外，由于水流與地表物質(zhì)接觸時間不長，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，沿程變化及時間變化強烈。

　　河流不僅是人類社會主要的供給水源，也是人類活動頻繁的場所，它被污染的機會多，幾乎各種污染源中的污染物，通過各種途徑都可進入河流，并向下游匯集。而它一旦遭受污染就會嚴(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

　　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)大量攜帶進河水中;大氣中的污染物質(zhì)隨降雨而進入河流;水上航運過程中的油脂泄漏等。

　　隨著城市化和工業(yè)化的進程，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。

　　歷史上城市廢水對河流、湖泊等水體的污染大致經(jīng)歷了三個時期：

　　(1)病原污染期 在工業(yè)尚不發(fā)達時，城市廢水主要是生活污水，富含有機質(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，這個時期的污染就稱為病原污染期。例如，橫貫英國的泰晤士河在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)?，?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，達到總體污染的程度，這個時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)達國家正處于新污染期。

　　發(fā)達國家在20世紀(jì)50年代就進入了河湖嚴(yán)重污染的總體污染期。他們經(jīng)過二十多年的努力，治理了一些嚴(yán)重污染的河流湖泊，基本上控制了以有機物為主的水污染。而許多發(fā)展中國家，目前水體污染的狀況仍很嚴(yán)重，一些國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，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(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)模的不斷擴大，對地面河流的污染日益嚴(yán)重。根據(jù)我國1998年對全國109700公里河流進行的評價，我國河流長度有70.6%被污染，其中有機污染是一個不可忽視的因素。

　　相對于其它水體的污染來說，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，但耗氧有機物的污染最具普遍性。同時，河流可能穿逾不同的社會環(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，對河流的污染和自凈規(guī)律必須按不同河段進行研究。

　　三、河流水體的自凈機理

　　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過程中在多種機理的作用下自然降低的過程。廢水中污染物種類繁多，進入河流后消除的機理也是多種多樣的。

　　從凈化機制來看，污染物自行消除的過程可分為以下幾類：

　　1.物理凈化過程

　　物理凈化是指由于稀釋、擴散、沉淀等作用而使河水中的污染物濃度降低的過程。其中稀釋作用是一項重要的物理凈化過程。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。而河流對溶解態(tài)污染物的稀釋能力，是因為污染物進入河流后同時存在兩種運動形式：一是由于受河水的推動而沿水流方向的運動，這種水流輸運污染物的方式，稱為推流;二是由于污染物質(zhì)的進入，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，這一污染物的運動形式稱為擴散。污染物進入水體后正是在推流和擴散這兩種同時存在而又相互影響的運動形式的作用下，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)凈化過程

　　化學(xué)凈化是指污染物進入水體后在化學(xué)(或物理化學(xué))作用下而使其濃度降低的過程。水體中進行的化學(xué)或物理化學(xué)凈化過程，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，水體中的低價金屬離子(如二價鐵、二價錳等)，可通過氧化作用生成難溶的高價金屬氫氧化物而沉淀下來;六價鉻可通過還原作用而轉(zhuǎn)化為毒性較小的三價鉻;水中的粘土礦物質(zhì)及腐殖酸膠體顆粒，也可通過吸附、凝聚、沉降等作用轉(zhuǎn)移至底泥中。

　　3.生物凈化過程

　　生物凈化是指在微生物的作用下，有機污染物逐漸分解、氧化使其含量逐漸降低的過程。進入水體的有機污染物的凈化，主要有賴于生物化學(xué)過程。在這個過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)過程常被稱作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有機化合物轉(zhuǎn)化為低級有機物和簡單無機物的過程。

　　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行生物化學(xué)反應(yīng)，也能在無氧或缺氧條件下進行生物化學(xué)反應(yīng)，稱為兼性微生物。