水体污染与水体自净
水体自净和污染水体的微生物
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污染前 溶氧变化： ❖ 幅度 0
污染
净化开始
持续 结束
0
增大
减小
• 这种指标与BIP从根本上是相同的
• 但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地 得出结果，而BIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观 察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅 度比BIP指标更为实用。
D．指示生物
❖ 例如
❖
污染前
❖ 生物: 植物
❖
、鱼
污染 消失
净化开始 藻类、原生 动物出现
持续 鱼虾 出现
结束 植物 、鱼
• 可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、 藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有 寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。
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污化系统 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
×100%
❖ 污染前
污染 净化开始
持续 结束
❖ P/H： 高
下降
最低点 上升 高
❖ BIP： 0~8 上升
60~100 下降 0~8
❖ 通常使用的是BIP指数。
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B．氧浓度昼夜变化幅度 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 ❖ 提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ ❖ 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与
（强）
阳 光 ↓ 一 级 生 产 者 → 原 生 动 物 → 轮 虫 、 浮 游 甲 壳 动 物 → 鱼 → 其 他 动 物
异 养 细 菌 废 物 、 排 泄 物 人
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水体自净速度有哪些限制因素？ 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第七讲 水体自净[优质ppt]
![第七讲 水体自净[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/32d02000cf84b9d529ea7a11.png)
海水藻
颤藻
螺旋藻
B）浮游动物：
有四大类： 原生动物：
是动物界最原始最 低等的单细胞动物。
❖ 轮虫： 多细胞低等无脊椎 动物，身体多为圆筒 形或纵长状。 技角类： 是小型甲壳动物， 统称水蚤，体短，分 节不明显。
桡足类： 亦为小型浮游甲壳动物，身
天然水的特点：
天然水是成份十分复杂的溶液，含有三大类物质：
1. 悬浮性物质（10-7-10-3m, um~mm）
1）无机悬浮物质：
主要来自地表，由于降雨径流的冲刷与搬运带入水体中, 为非溶性矿物微粒。
2）有机悬浮物质：
指水中浮游生物（包括浮游植物和浮游动物）及微生 物（指水中细菌，真菌等）。
悬浮性物质 透光性 光合作用 水中溶解氧
体纵长，可明显地分为头胸部和 腹部，以藻类为食物。
轮虫
技角类
浮游动物
桡足类
3 水底生物：
是指生活在水体底部的各种动植物总称。根据生 存的场所和生活方式的差别，又细分为：
A）固着生物： 指以根或胶质柄固着在水底底泥或各种附着物上 生活的水草和藻类；还有某些原生动物亦可在水底 固着生活。
B）底栖生物
于底泥； ➢ 通过化学反应生成不溶的物质而沉淀。
研究水体中底泥的意义：
污染物可被底泥固定或被消除，成为消纳污染物场所， 可使水本身得到自净；但另一方面，在一定条件下底泥 中的污染物也可以重返到水中，造成水的二次污染；
水体底泥是水生底栖生物的良好生活环境；
底泥各层的情况可以反映水体污染的状况（历史的 和现在的）。
可见，水体中DO含量是反映水体水质好坏的一个 重要参数,地表水环境质量标准规定：
水体自净
第二章水体污染与自净第一节水体污染（Water Contamination）一、向水体排污染物质，在没有超过一定限度的情况下，水体中存在着一种正常的生物循环。
在一定时间、一定条件下表现稳定状态、生态平衡。
二、几个概念在了解水体污染之前，我们来了解下几个概念。
1、自净容量（同化容量）在水体正常生物循环中可以用同化有机废水的最大数量。
2、水环境容量（水体纳污能力）在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允汗污染物负荷量。
水环境容量=自净容量（生化作用的去污容量）+差值容量（水体稀释作用）三、水体污染1．概念指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理、化学、微生物性质发生变化，使水体固有的生态系统和水体功能受到破坏。
2．现象一般情况，影响水体生态平衡的关键是水中的DO。
DO＜4mg/L时，鱼类就会死亡，生态平衡严重破坏。
如果DO↓，甲克类动物、轮虫类会死亡，水体发黑发臭。
3．影响水中氧平衡的因素有（DO）（1）有机污染的进入（BOD物质）→微生物↑，DO↓→缺氧、无氧→水体“黑臭”→有机污染的危害；（2）影响大气复氧的物质→油类污染（形成油膜）；（3）热污染：4．其他影响水体生态平衡造成水体污染的因素（1）有毒物：重金属，氰化物等；（2）酸碱物污染：影响水生生物适宜生长的pH值；影响天机盐的溶解度等等。
（3）悬浮污染：透光性↓→光合作用↓；鱼类呼吸堵塞；各种污染物载体等。
（4）N、P营养性污染：水体富营养化。
四、水体污染及危害1．粪便污水的污染2．城市污水的污染由于造成水体缺氧的污染物是有机体的排泄物和机体残余，故这类污染称有机物污染，简称有机污染。
3．工业废水的污染危害：危害人体健康；破坏水体生态平衡4．水污染危害的严重性对地面水体的任何污染都会造成严重的后果。
第二节水体的自净作用水体自净：污染物进入水体后，通过物理、化学、生物等因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降低，受污染的水体部分或完全恢复原状。
水体污染与水体自净
水体污染与水体自净水体污染与水体自净水是人类赖以生存的重要资源之一，然而，由于人类的不当行为和工业化进程的加速，水体污染已经成为一个严重的问题。
正因为如此，我们需要加强对水体污染的了解，并且研究水体自净的方法。
水体污染主要分为几个主要类别：有机污染物、无机污染物、重金属污染和生物污染。
每种污染物都对水体和生物环境造成不良影响。
有机污染物主要是由废水排放、农业和工业活动引起的，如农药、化肥、工业废料等。
无机污染物主要是来自于地下水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。
重金属污染来源于工业废料、矿山废料和燃煤废气等。
生物污染则主要是细菌、病毒和寄生虫等。
水体自净是指通过天然的生物和化学过程，将具有污染的水体完全净化的过程。
水体自净的过程可以分为物理净化、生物净化和化学净化等多个阶段。
物理净化主要是通过流动、沉淀和过滤等方法来清洁水体。
例如，在水体自然流动的过程中，碎屑颗粒会沉淀下来，从而净化水体。
在河流或湖泊中，过滤是一种重要的净化方式，通过过滤会去除水中的大颗粒物质，使水变得更清澈。
生物净化是指利用水体生态系统中的生物群落来去除污染物。
最常见的生物净化就是植物的吸附和分解。
例如，在湿地中，植物的根系可以吸附和分解大部分有机物质和重金属。
另外，水中的微生物如细菌和藻类也可以分解有机污染物，并净化水体。
化学净化主要通过一系列的化学反应来去除污染物。
例如，氧化反应可以将有机污染物氧化成无害的物质。
另外，还有一些化学添加剂可以将重金属和其他有毒化合物转变为不活跃或不溶于水的形态，从而净化水体。
除了以上的净化方式，水体的自净还依赖于温度、光照、pH 值等环境条件的变化。
这些因素都会影响水体中的微生物和化学反应速率。
当然，水体自净的能力也是有限的。
在目前人类活动频繁且污染源不断增加的情况下，水体的自净能力已经无法完全满足需求。
因此，我们仍然需要通过防止污染发生和控制污染源的排放来保护水体。
在减少水体污染的同时，水体的自净能力也是值得深入研究和探索的。
水污染和水体自净(课堂PPT)
水处理
给水处理
废水处理
▪ 给水处理的基本方法
原水 混
沉
过
消 饮用水
凝
淀
滤
毒
最常用的地表水处理流程
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23
水处理的基本原则和方法
废水处 理原则
改革生产工艺，大力推进清洁生产，减少废物排放量
例如，采用无水印染工艺可以消除印染废水的排放；采用无氰 电镀可使废水中不再含氰等。
溶解氧浓度随着有机物 被微生物氧化分解而大 量消耗，很快降到最低 点；随后，由于有机污 染物的无机化和藻类的 光合作用及其他好氧微 生物数量的下降，溶解 氧又渐渐恢复到原来的 水平。
.
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水体自净
a——有机物分解的耗氧曲线（累积耗氧量） b——水体复氧曲线（累积复氧量） c——氧垂曲线 CP——最缺氧点（氧垂点）
娱乐旅游和
水
水上运动
水能利用
航运、景观用水
7
生态用水 .
水循环和污染
▪ 水污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理或放射性
等方面的特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人 群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
无机污染物质、无机有 毒物质、有机有毒物质 、需氧污染物质、植物 营养物质、油类污染物 质 悬浮物质污染、热污 染、放射性污染
生物法
主要是利用微生物 的作用，使废水中 呈溶解和胶体状态 的有机污染物转化 为无害的物质。根 据微生物类别可分 为好氧生物处理和 厌氧生物处理。
实际废水处理中往往是多种方法组合使用
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水处理的基本原则和方法
▪ 废水处理的基本方法（按照不同处理程度分）
一级处理
水体自净能力不足的原因
水体自净能力不足的原因
1. 污染负荷过重：大量的工业废水、生活污水和农业径流等污染物进入水体，超过了水体的自净能力，导致水体中的有机物、营养盐和重金属等污染物积累。
2. 水循环不畅：水体的水循环受到阻碍，如河流断流、湖泊萎缩等，导致水体的流动性减弱，自净能力下降。
3. 水生生态系统破坏：水体中的水生植物、水生动物和微生物等水生生态系统遭到破坏，影响了水体的自净能力。
4. 土地利用变化：城市化和工业化的发展导致土地利用方式的改变，如湿地开垦、森林砍伐等，减少了水体的自然过滤和净化功能。
5. 气候变化：气候变化如干旱、暴雨等极端天气事件，可能导致水体的温度、溶解氧和酸碱度等环境因子发生变化，从而影响水体的自净能力。
6. 外来物种入侵：某些外来物种可能会入侵水体，与本地物种竞争资源，破坏水生生态系统的平衡，进而影响水体的自净能力。
7. 人为因素：如非法倾倒垃圾、偷排污水等行为，直接破坏水体环境，降低水体的自净能力。
综上所述，水体自净能力不足是由于多种因素共同作用的结果。
为了保护和恢复水体的自净能力，需要采取综合的治理措施，包括减少污染排放、加强水资源管理、保护水生生态系统、合理规划土地利用等。
第二章-水体污染与污染源之水体自净
主要问题回顾
（1）水体自净的概念 （2）水体自净原理 （3）自净过程中溶解氧的变化规律 （4）水体自净过程的特征 （5）衡量水体自净的指标有哪些 （6）不同水体自净的特点 （7）提高水体自净能力的措施
➢ 根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为 多污带、-中污带、-中污带和寡污带。
多污带
• 靠近排污点下游，河水深暗、浑浊，含大量有机 物，BOD高，呈缺氧或厌氧状态，污染严重。有 机物分解产生H2S、NH3，使河水有异味。
• 水生生物种类极少，以厌氧和兼性厌氧微生物为 主，无鱼类、显花植物等。
河流污染和自净过程图
污
水
自净
污化系统及其指示生物
➢ 污化系统 (也称有机污染系统)是根据水体有机物 污染程度的不同，对水体的一种分类法。当有机 污染物排入河流，在其下游河段的自净过程中， 形成一系列污化带。
➢ 因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个 带中可找到不同的代表性指示生物，这些指示生 物包括细菌、真菌、藻类、原生动物等微生物， 以及轮虫、浮游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。
有机物氧化分解好氧过程
化学自净（化学、物理化学和生物化 学）
• 酸碱反应：（1）某些元素在酸性环境中 形成易溶化合物，随水流动迁移而稀释； （2）有些在中性和碱性环境中形成难容 的氢氧化物而沉降。
生物自净
• 水中微生物在溶解氧充分的情况下，将 一部分有机污染物当作食饵消耗，同时 将另一部分有机污染物氧化分解成无害 的简单无机物。
• 代表性生物：藻类的水花束丝藻、变异直链硅 藻、短棘盘星藻、舟形藻、梭裸藻 ；原生动 物的草履虫、聚缩虫；微型后生动物的腔轮虫、 水蚤。
盘星藻
舟形藻
草履虫
大型蚤
寡污带
环境学概论 3水体污染
③总有机碳量（TOC）：水中溶解性和 悬浮性有机物中存在的全部碳量 ④ 总需氧量（TOD）：当有机物全部被 氧化时，碳被氧化为二氧化碳，而氢、 氮、硫则被氧化为水、一氧化氮和二氧 化硫等。此时氧化所需的氧量称为总需 氧量。 • 在水质状况基本相同的情况下，BOD5与 TOC或TOD之间存在一定的相关关系。 通过实验建立相关，则可快速测定出 TOC，从而推算出其他有机物污染指标。
• 用BOD、DO两组方程式来表达水质变化。则 S-P模型的基本形式：
dL k1 L dt dc k1 L k2 (cs c ) dt
这两个方程式是耦合的。当取边界条件时
L 0
• 可得解析解为
L L0e k1 L0 k1t k2t k2t C C ( e e ) ( C C ) e s s 0 k2 k1
（一）河流 • 污染程度随径流量变化 • 污染扩散快 • 污染影响大 （二）湖泊（水库） • 污染来源广、途径多、类型复杂 • 污染稀释和搬运能力弱 • 生物降解和累积能力强
（三）地下水 • 污染来源广泛 • 污染难于治理 • 污染危害严重 （四）海洋 • 污染源多而复杂 • 污染持续性强 • 污染扩散范围大
• 常用的表示耗氧有机物污染的指标有： ① 化学耗氧量（COD）：在规定条件下， 使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧 化剂的量。常用的氧化剂K2Cr2O7、 KMnO4。 2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→ 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O ② 生化需氧量（BOD）：指在好气条件下， 微生物分解水体中有机物质的生物化学过 程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机 污染程度的综合指标之一
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三、水体自净
3．生物化学净化作用 物理净化作用与化学净化作用，只能使污染物的存在 场所与存在形态发生变化。使水体中的存在浓度降低，但 不减少污染物总量。而生物化学净化可使污染物的总量降 低，使水体得到真正的净化。生物化学作用后，最终使有 机物无机化，由有害向无害转化。
三、水体自净
图1-3 天然水体中含氮有机物生物化学净化示意图
三、水体自净
河流中BOD及DO的变化曲线 （氧垂曲线）
作业：
1.造成水体污染的原因有点源污染和面源污染，未经处理的
工厂污水排放形成 ，农田肥料和农药形成
。
2.水体自净的机理，包括物理作用、化学和物理化学作用和 生物作用，物理作用包括 、
、 和 。化学和物理化学作用包括 等。生物作用则包括 和 。
水处理工程技术
情境1 水质与水处理工程技术
本
单元1 水资源与水的循环
章
单元2 水质指标与水质标准
内
单元3 水体与水体污染
容
单元4 水处理工程技术与发展
单元3 水体与水体污染
知识目标：
1.掌握水体污染的概念； 2.掌握水体自净的机理。
能力目标：
1.能够识别污染物的来源和性质； 2.能够应用水体自净解决实际问题。
三、水体自净
图1-4 天然水体有机物循环示意图
三、水体自净
沿受污点下游河段中，溶解氧及污染物质（BOD） 的变化曲线，反映了河段的受污染状态和自净规律，是水 体物理、化学、生物自净过程的综合特征。
有机物排入水体后，由于微生物降解有机物而将水中 的溶解氧消耗待尽，使河水出现氧不足现象，或称亏氧状 态，而在此同时，大气向水体不断溶氧，又使得水体中的 溶解氧逐步得到恢复。将耗氧过程和溶氧过程进行数学叠 加计算得出水中实际溶解氧的变化规律，形成的曲线称为 氧垂曲线。
二、水体污染物
水体污染源（waterbody pollution source），指向 水体排放污染物的场所、设备和装置等。
按造成水体污染原因的不同可将水体污染源分为天然 污染源和人为污染源；按受污染的水体的不同可分为地面 水污染源、地下水污染源和海洋污染源；按污染源释放的 有害物质种类不同分为物理性污染源、化学性污染源、生 物性污染源；按污染的分布特征不同可分为点污染源、面 污染源、扩散污染源。
二、水体污染物
2．化学性污染物——（1）无机物 重金属，来源于矿物开采、冶炼、电镀、仪表、电解 以及化工等工厂排水； 砷，来源于含砷矿石处理、制药、农药和化肥等工厂 的排水； 氰化物，来源于电镀、冶金、煤气、洗涤、塑料、化 学纤维等工厂的排水； 氮和磷，来源于农田排水、粪便排水、化肥、制革、 食品、毛纺等工厂排水； 酸碱和盐，来源于矿山、石油、化工、化肥、造纸、 电镀工厂排水酸雨。
三、水体自净
大江、大河因宽度大，可能不易出现完全混合断面， 而在排污口一侧下游形成稳定的污染带。物理净化作用如 图1-2所示。
三、水体自净
2．化学净化作用
水体中通过多种化学或物理化学作用能去除水中的污染物。例如， 通过氧化可使一些难溶性的硫化物形成溶解的硫酸盐；可溶的二价铁 和二价锰可氧化成几乎不溶的三价铁和四价锰的氢氧化物或水合氧化 物而沉淀河底；含有硅铝氧化物的胶体或蒙脱土、伊利土、高岭土等 胶体能吸附各种阳、阴离子，包括重金属和放射性离子，还能吸附油 类等其它污染物并发生化学凝聚而沉淀；随污水进入水体的洗涤剂、 肥皂等表面活性剂，不仅其自身能形成泡沫浮至水面而从水中去除， 而且它们还能通过离子浮选作用捕集和挟带其它污染物，如重金属、 放射性物质等从水中除去，泡沫的这种富集污染物的作用，对水中重 金属和放射性的富集倍数有时可达3—4个数量级的效果。
一、水体污染
水体污染（waterbody pollution）,指排入水体的污 染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环 境容量，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变化， 使水体固有的生态系统和功能受到破坏。
一、水体污染
水体污染的原因主要有： 点源污染与面源污染(或称非点源污染)两类。 点源污染来自未经妥善处理的城市污水(生活污水与 工业废水)集中排入水体。 面源污染来自：农田肥料、农药以及城市地面的污染 物，随雨水径流进入水体；随大气扩散的有毒有害物质， 由于重力沉降或降雨经过物理、化学、生物等方面的作用， 使污染物浓度降低或转化，水体恢复到原有的状态，或者 从最初的超过水质标准降低到等于水质标准，这种现象称 为水体自净。
水体自净机理，包括混合、扩散稀释、沉淀、挥发等 物理作用；氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附、凝聚、 离子交换等化学、物理化学作用；以及好氧和厌氧的生物 同化作用。各种作用可同时或接续发生，并互相影响和交 织进行。
二、水体污染物
2．化学性污染物—— （2）有机物
酚类化合物，来源于炼油、焦化、树脂等化工厂的排 水
苯类化合物，来源于石油化工、焦化、农药塑料、染 料等化工厂的排水
油类，来源于采油、炼油、船舶以及机械、化工等工 厂的排水。
二、水体污染物
3. 生物性污染物 病原体，来源于粪便、医院污水、屠宰畜牧、制革生 物制品等工厂排水。 霉素，来源于制药、酿造、制革等工厂的排水。
二、水体污染物
天然污染：由自然因素造成的污染。如地面水渗漏和 地下水流动将地层中某些矿物质溶解，使水中的盐分、微 量元素或放射性物质浓度偏高而使水质恶化。
人为污染：由于人类的生产和生活活动使水体污染。 人为污染是当前水体污染的主要污染源。
二、水体污染物
1．物理性污染物 热，主要来源于热电站、核电站、冶金和石油化工等 工厂的排水。 放射性物质，来源于核生产废物、核试验沉降物、核 医疗研究单位的排水。
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3.什么叫水体自净？其原理是什么？水体自净过程有那些？
三、水体自净
1．物理净化作用
污水或污染物排于水体之后，可沉淀固体逐渐沉至水 底形成底泥，悬浮胶体和溶解性污染物则因混合扩散稀释 而逐渐降低其在水中的浓度。
污水稀释的程度用稀释度来表示。稀释度指参与污水 混合的河水流量与污水流量之比。
污水排入河流后，需流经一定的距离或时间，才能达 到与全部河水的完全混合，因此这一比值在不同的位置是 不同的。达到完全混合所需的时间受许多因素影响，主要 有：河水流量与污水量之比、河流水文条件及污水排放的 位置(岸边或河中)和排放型式(单点或多点排放)等。