第六章 水体污染与自净
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第六章 水体污染与自净
污染前 污染 净化开始 持续 结束 溶氧变化： • 幅度 大 缩小 至最低点 扩大 大 • 这两种指标从根本上是相同的，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P/H指 标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不 变，因此实际操作中溶解氧变化幅度比P/H指标更为 实用。
C．水体外观
（二）、水体自净与污染
• 1．水体自净
• 定义：把天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、 化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质 恢复到污染前状态的现象，叫做水体的自净。 • 物理作用：稀释、沉淀 （弱） • 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） • 生物作用：生物降解 （强）
提问：水体自净速度有哪些限制因素？
• 外观特征：混浊程度、颜色及气味等 • 原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 • • • • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明 水面有泡沫 泡沫减少
D．指示生物
• 例如 • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 • 生物: 植物 消失 藻类、原生 鱼虾 植物 • 、鱼 动物出现 出现 、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。
• 提问：被污染的水体是自净水体吗？ • 我们说的被污染的水体，实际上指的是从污染物进入 水体到水体自净，水质指标恢复原来水平之前所有河 段。 • 由于细菌以及这些污染物尚未清除，使得水体的很多 使用功能丧失，严重的甚至完全失去。如果给予足够 的时间和不再持续投加新的污染物时，所有的水体都 是可以自净的。
• 注：*颤蚯蚓是后生 动物蠕虫中的一种， 与陆地上的蚯蚓从体 态和习性上都十分相 似，他们也是环节动 物，栖息于水底污泥 中，与蚯蚓类似吞食 污泥故俗称水蚯蚓， 与蚯蚓不同的是，他 们体表多毛。形态如 附图水蚯蚓所示。
水体自净和污染水体的微生物
P/H或BIP有关。
7
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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。
10
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。
6
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
2
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。
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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。
第十四章生化反应动力学 - 第六章水体污染与自净
已被底物所饱和，只有增加酶浓度，才有可能提高
反应速度。
（2）当底物浓度 较小时， 速度和底物浓度成正比例关系，即
反应。
,酶反应 ，呈一级
（11-17）
3.米氏常数的意义及测定
（1） 值是酶的特征常数之一，只与酶的性质有关， 而与酶浓度无关。不同的酶，数值不同。
（2）如果一个酶有几种底物，则对每一种底物，各有 一个特定的 。
定义：单位时间，底物减少量或产 物增加量衡量。一般以底物减少量。因为 产物增加量需要鉴定，成本较高。
产率系数 观测产率系数（净增长系数）：降 解1kgBOD5有机物所净增加的细胞量。
以S表示废物（污染物），X表示微生物细胞，P 表示分解最终产物，生化反应可以下式表示
S→y·X+z·P （11-7） 以及
厌氧微生物和兼性微生物
产物 无机物，微生物增长（多） 可燃气体，无机物，微生物增长（少）
条件（微生物生长）氧
无氧
特点 快、效果好、所需容积小 慢、不彻底、所需容积小
受环境影响 小
难启动，条件苛刻
对环境影响 污泥量大
酸臭、但污泥量小
适用 BOD5<500mg/L
BOD5>2000mg/L（为什么）
二、微生物的生长规律和生长环境 1.微生物的生长规律
由（11-20）式，
以及
代入（11-19）式得：
（11-21）
式中q及 为底物的比降解速度及其最大值； 为底物浓度；
为饱和常数，即 度常数。
时的底物浓度，故又称半速
及 值可通过实验，采用如前介绍的双倒数作图法 去求得，并由此定出11-21式。
（11-21）式和（11-19）式是废水生物处理工程中目前常 用的二个基本的反应动力学方程式。在实践中，可以结合物
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。
环境微生物学教学课件16水体污染与自净
物在重力作用下的自然下沉，使水中的悬浮 物得以分离。
稀释
通过加入清洁的水，降低污染物浓度，使水质得到改 善。
挥发
某些溶解度较低的气体可以自然挥发，从而降低水中 的溶解性污染物。
化学净化
中和
通过酸碱中和反应，降低水体的酸碱度，减少对 水生生物的毒性。
氧化还原
通过化学反应，使水中的还原性或氧化性污染物 得以转化，降低毒性。
有毒有害物质污染
总结词
有毒有害物质污染是指由有毒有害化学 物质引起的水体污染，主要来源于化工 、制药、染料等产业。
VS
详细描述
有毒有害物质包括有机氯农药、多环芳烃 、酚类化合物等，这些物质具有致癌、致 畸、致突变等危害，对水生生物和人体健 康造成严重威胁。
03 水体的自净作用
CHAPTER
物理净化
水体污染与自净
目录
CONTENTS
• 水体污染概述 • 水体污染的类型 • 水体的自净作用 • 水体污染的防治 • 水体污染与自净的实例分析
01 水体污染概述
CHAPTER
水体污染的定义
定义
水体污染是指人类活动或自然过程产 生的污染物进入水体，导致水质下降， 破坏水体生态平衡，影响人类和其他 生物正常利用的现象。
总结词
某河流受到工业废水和生活污水的排放，导致水质恶化 ，但通过自然净化作用逐渐恢复。
详细描述
某河流在过去的几十年里受到了严重的工业废水和生活 污水排放的污染，导致水质严重恶化，水体浑浊，生物 多样性减少。然而，随着环保意识的提高和治理措施的 加强，河流的水质逐渐恢复。自然净化作用发挥了重要 作用，水生植物和微生物开始逐渐恢复，水体逐渐变得 清澈透明。
04
水体污染的影响
稀释
通过加入清洁的水，降低污染物浓度，使水质得到改 善。
挥发
某些溶解度较低的气体可以自然挥发，从而降低水中 的溶解性污染物。
化学净化
中和
通过酸碱中和反应，降低水体的酸碱度，减少对 水生生物的毒性。
氧化还原
通过化学反应，使水中的还原性或氧化性污染物 得以转化，降低毒性。
有毒有害物质污染
总结词
有毒有害物质污染是指由有毒有害化学 物质引起的水体污染，主要来源于化工 、制药、染料等产业。
VS
详细描述
有毒有害物质包括有机氯农药、多环芳烃 、酚类化合物等，这些物质具有致癌、致 畸、致突变等危害，对水生生物和人体健 康造成严重威胁。
03 水体的自净作用
CHAPTER
物理净化
水体污染与自净
目录
CONTENTS
• 水体污染概述 • 水体污染的类型 • 水体的自净作用 • 水体污染的防治 • 水体污染与自净的实例分析
01 水体污染概述
CHAPTER
水体污染的定义
定义
水体污染是指人类活动或自然过程产 生的污染物进入水体，导致水质下降， 破坏水体生态平衡，影响人类和其他 生物正常利用的现象。
总结词
某河流受到工业废水和生活污水的排放，导致水质恶化 ，但通过自然净化作用逐渐恢复。
详细描述
某河流在过去的几十年里受到了严重的工业废水和生活 污水排放的污染，导致水质严重恶化，水体浑浊，生物 多样性减少。然而，随着环保意识的提高和治理措施的 加强，河流的水质逐渐恢复。自然净化作用发挥了重要 作用，水生植物和微生物开始逐渐恢复，水体逐渐变得 清澈透明。
04
水体污染的影响
第6章水环境影响评价
污染物与河水完全混合所需距离
当完全混合距离x无实测数据时，可参考下表 确定。从表中查取所需完全混合所需时间，与河 水实际流速的乘积为完全混合距离。
BOD-DO耦合模型
Streeter-Phelps模型 简称S-P模型，描述一维河流中BOD和DO消
长变化规律的模型。
建立S-P模型有以下基本假设：
▪ 河流中的BOD衰减和DO复氧都是一级反应； ▪ 反应速率是恒定的； ▪ 河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而溶解氧的
污水进入河流之后，可将其推流迁移划分为 三个阶段：垂向混合阶段（Z方向上）、横向混合 阶段（Y方向上）、纵向混合阶段（X方向上）。
推流迁移 污染物与河水的混合过程
分散稀释 指污染物在水流中通过分子扩散、湍流扩散和 弥散作用分散开来，得到稀释。
转化和运移 指污染物在悬浮颗粒上的吸附或解吸、污染物 颗粒的凝并、沉淀和再悬浮。
水质数学模型
▪ 河流水质模型是描述水体中污染物随时间和空间
迁移转化规律的数学方程。
▪ 在运用水质模型时，常假设河段内无支流，在预
测时期内水力条件是稳态的，且只在起点有污染 物排入。
▪ 水质模型种类很多。
按时间分类
▪ 稳态模型：描述水体中组分浓度不随时间变化的
水质模型；
▪ 动态模型：描述水体中组分浓度随时间变化的水
v=34km/d，水温T=15℃，K1=0.94d-1， K2=1.82d-1。河段始端排放废水Q1=6×104m3/d， BOD5为450mg/L，溶解氧为1.0mg/L，上游河水 BOD5为20mg/L，溶解氧为7.21mg/L。求该河段 x=10km处河水的BOD5和氧亏值。
解：河段始端混合河水的BOD5和DO为
一维稳态模型
2水体污染和水体自净-ok
水质工程学（下）
陈志强 czqhit@
1
2 水体污染和水体自净
2.1水体污染与自净
水体污染：指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体 中的环境容量，从而导致水体固有的生态系统和功能受到影 响或破坏。 造成水体污染的原因：？？？？？？
造成水体污染的原因：点源污染和面源污染； 点源污染主要指城市污水（含收集的生活污水和工业废水， 单独排放水体的工业废水）； 面源污染主要指农田径流的肥料与农药污染、地面径流携带 污染、降尘污染等 《地面水环境质量标准》规定了各种污染物的限量；《污染
水体水质的基本模型是表述水体中的污染物，在物理净化、
化学净化与生物化学净化的作用下，迁移与转化的过程。
目前被广泛接受的水体水质模型为河流的氧垂曲线方程
• 河流氧垂曲线方程——菲里普斯方程
有机物质排入河流后，可被水中微生物氧化分解，同时消耗
水中的溶解氧（DO）。风力等作用，河流本身同时发生复氧作用
，所以，受有机物污染的河流，水中的溶解氧的含量受到有机物 降解过程的控制，存在耗氧和复氧同时作用。
物综合排放标准》则是考虑了水体自净能力后规定的污染物 排放标准，是污水处理工程设计的主要依据。
水体污染分类： 1）水体的物理性污染 水的热污染 色度污染 固体颗粒污染 2）无机污染：酸碱、无机盐、氮磷、硫化物、氯化物、重 金属 3）有机物污染：油脂类、酚类等等。
氮磷污染与水体富营养化： • 水体富营养化：氮磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海 湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体 溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现 象。 • 这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为 赤潮。
Harbin Institute of Technology
陈志强 czqhit@
1
2 水体污染和水体自净
2.1水体污染与自净
水体污染：指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体 中的环境容量，从而导致水体固有的生态系统和功能受到影 响或破坏。 造成水体污染的原因：？？？？？？
造成水体污染的原因：点源污染和面源污染； 点源污染主要指城市污水（含收集的生活污水和工业废水， 单独排放水体的工业废水）； 面源污染主要指农田径流的肥料与农药污染、地面径流携带 污染、降尘污染等 《地面水环境质量标准》规定了各种污染物的限量；《污染
水体水质的基本模型是表述水体中的污染物，在物理净化、
化学净化与生物化学净化的作用下，迁移与转化的过程。
目前被广泛接受的水体水质模型为河流的氧垂曲线方程
• 河流氧垂曲线方程——菲里普斯方程
有机物质排入河流后，可被水中微生物氧化分解，同时消耗
水中的溶解氧（DO）。风力等作用，河流本身同时发生复氧作用
，所以，受有机物污染的河流，水中的溶解氧的含量受到有机物 降解过程的控制，存在耗氧和复氧同时作用。
物综合排放标准》则是考虑了水体自净能力后规定的污染物 排放标准，是污水处理工程设计的主要依据。
水体污染分类： 1）水体的物理性污染 水的热污染 色度污染 固体颗粒污染 2）无机污染：酸碱、无机盐、氮磷、硫化物、氯化物、重 金属 3）有机物污染：油脂类、酚类等等。
氮磷污染与水体富营养化： • 水体富营养化：氮磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海 湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体 溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现 象。 • 这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为 赤潮。
Harbin Institute of Technology
水污染和水体自净(课堂PPT)
水污染和水体自净
.
1
Contents
1
水循环和污染
2
水质指标
3
水体自净
4 水处理的基本原则和方法
.
2
水循环和污染
水 的 分 布
.
3
水循环和污染
.
4
水循环和污染
▪ 水的自然循环
水的自然循环过程示意图
.
5
水循环和污染
▪ 水的社会循环
处理
抽提
.
6
水循环和污染
▪ 水的功能和用途
生活和饮用水
工业、农业和 渔业用水
溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)等
•生物性水质指标
细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等
.
11
水质指标
.
12
水质指标
▪ 溶解氧(DO)
.
13
水质指标
▪ 溶解氧(DO)
溶解氧的动态变化反映了水体中有机污染物净化的进程，因而可作为水体自
净的标志。
交换、膜分离等。
.
31
水处理的基本原则和方法
▪ 生物处理法
去除物质——呈溶解、胶体状态的有机污染物。 主要方法：好氧生物处理法（活性污泥法、生物膜法、氧化
塘法等）； 厌氧生物处理法（厌氧接触法、厌氧生物滤池法、 厌氧塘法等）。
.
32
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。
.
17
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）
.
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Contents
1
水循环和污染
2
水质指标
3
水体自净
4 水处理的基本原则和方法
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水循环和污染
水 的 分 布
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3
水循环和污染
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4
水循环和污染
▪ 水的自然循环
水的自然循环过程示意图
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5
水循环和污染
▪ 水的社会循环
处理
抽提
.
6
水循环和污染
▪ 水的功能和用途
生活和饮用水
工业、农业和 渔业用水
溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)等
•生物性水质指标
细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等
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11
水质指标
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12
水质指标
▪ 溶解氧(DO)
.
13
水质指标
▪ 溶解氧(DO)
溶解氧的动态变化反映了水体中有机污染物净化的进程，因而可作为水体自
净的标志。
交换、膜分离等。
.
31
水处理的基本原则和方法
▪ 生物处理法
去除物质——呈溶解、胶体状态的有机污染物。 主要方法：好氧生物处理法（活性污泥法、生物膜法、氧化
塘法等）； 厌氧生物处理法（厌氧接触法、厌氧生物滤池法、 厌氧塘法等）。
.
32
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。
.
17
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）
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2．评价水体富营养化的方法与AGP
• • • • • • • 评价水体富营养化的方法是： ①观察蓝藻等指示生物； ②测定生物的现存量； ③测定原初生产力； ④测定透明度； ⑤测定氮和磷等导致富营养化的物质。 将五方面综合起来对水体的富营养化作出全面、充 分地评价。 • 目的：为了控制排入水体的废水量和水质 • 必须测定该废水中藻类的潜在生产力(AGP)。
1． 有机物较少，BOD 和 悬浮物含量低，溶解氧 浓度升高； 2． NH3 和 H2S 分别氧化为 β -中污带 N03 — 和 S042- ，两者含 量均减少。
8~20
***β-中污带的藻类见下图。
变异直链硅藻
水花束丝藻
梭裸藻
短棘盘星藻
污化系统表（4）
类型 河 流 寡污带 流 向 外观 1． 有机 物 全 部无 机 化 ， BOD 和悬浮物含量极 低，水的浑浊度低，溶 解氧恢复到正常含量。 2． H2S 消失； 3． 河流自净过程已完成的 标志 BIP 生物特征 1． 细菌极少； 2． 出现鱼腥藻、硅藻、 黄藻、钟虫、变形虫、 旋轮虫、浮游甲壳动 物、 水生植物及鱼。 ****
• 提问：被污染的水体是自净水体吗？ • 我们说的被污染的水体，实际上指的是从污染物进入 水体到水体自净，水质指标恢复原来水平之前所有河 段。 • 由于细菌以及这些污染物尚未清除，使得水体的很多 使用功能丧失，严重的甚至完全失去。如果给予足够 的时间和不再持续投加新的污染物时，所有的水体都 是可以自净的。
污染前 污染 净化开始 持续 结束 溶氧变化： • 幅度 大 缩小 至最低点 扩大 大 • 这两种指标从根本上是相同的，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P/H指 标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不 变，因此实际操作中溶解氧变化幅度比P/H指标更为 实用。
C．水体外观
0~8
****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫 瑰旋轮虫。
前节晶囊轮虫
蚤状水蚤
大型水蚤
鱼腥蚤
玫瑰旋轮虫
• 以上是有机污染的表示方法。还有一种污染类型称为富 营养化，它是由氮、磷等无机污染物引起的藻类过度生 长污染水体的现象。
• （三）、水体富营养化
• 1．水体富营养化的概念与发生
• 营养化
A．自净的过程
如下图河流污染和自净过程
• 水体自净过程大致如下
• a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉
降到河底；
• b.生物作用
•
溶氧↓
溶解氧↑
• 好氧菌↑ •
好氧菌↓ 有机物降解 厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
河流污染和自净过程图 点名提问：原理
2．衡量水体污染与自净的指标
4．防止水体富营养化
• 提问：如何防止？ • 根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的排放量控 制在低水平。 • 具体方法： • 源消减（使用无磷洗衣粉、适度使用化肥） • 末端治理（污废水脱氮脱磷）
• 具体脱氮除磷方法将在后续章节中介绍。 • 目前环境中的污染水体所占的比例越来越高，清洁水体越来越 少，而人们对于清洁水的需要不断增加，完全依靠自然界水体 的自净，无法解决这一矛盾的，我们除了控制污染排放量外， 还需要认识水体自净中生物净化的原理并利用这些原理来指导 人工生态工程去污设施的高效运行，才能够化解这一矛盾。下 一章我们将介绍人工系统生物净化原理。
• 富 • 危 • 原 • 来 害 因 源
专指氮、磷过多
总P＞20mg／m3 无机氮＞300mg／m3 水华、赤潮 氮和磷是藻类增长的限制因素 生活污水中的含磷洗涤剂、农田肥水
营养状态的分类
营养状态 极贫营养 贫—中营养 中营养 中—富营养 富营养 总磷／mg·L-1 ＜0．005 0．005~0．01 0．01~0．03 0．03~0．1 ＞0．1 无机氮／mg·L-1 ＜0．2 0．20~0．40 0．3~0．65 0．5~1．5 ＞1．5
第六章 水体污染与自净
第一节 食物链与水体自净
• 天然淡水水体是人类生活和工业生产用水的水源， 也是动植物生长繁殖的场所。在正常情况下，在其 中存在着正常的生物循环即食物链。
（一）、水中的食物链
• 以河流为例，水中的各种生物构成的食物链一般是 这样一种模式
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
• 外观特征：混浊程度、颜色及气味等 • 原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 • • • • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明 水面有泡沫 泡沫减少
D．指示生物
• 例如 • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 • 生物: 植物 消失 藻类、原生 鱼虾 植物 • 、鱼 动物出现 出现 、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。
提问：水体自净速度有哪些限制因素？
• • • • • • 物理？ 流量、流速、污染物物理性质 化学？ 地域、季节、天气 生物？ 代谢的极限速度、生物种类、数量（营养物浓度、环 境因子） • 因此水体的自净能力是有限的。在正常情况下，水体 单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物 的最大数量称为同化容量或自净容量。在自净容量范 围内水体的净化是如何进行的呢？
• 提问：不同河段到底处于水体自净的那个阶段，何 进行判别? • 需要有指标加以衡量，通常有以下几种指标：
• A．P／H指数与BIP指数
• P代表光合自养型微生物（如藻类），H代表异养型微 生物（如细菌等），两者的比即P／H指数。 • P/H =（有叶绿素的微生物数量）/（异样微生物数量） • BIP =（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量） ≈H/（P+H）×100%
• 注：*颤蚯蚓是后生 动物蠕虫中的一种， 与陆地上的蚯蚓从体 态和习性上都十分相 似，他们也是环节动 物，栖息于水底污泥 中，与蚯蚓类似吞食 污泥故俗称水蚯蚓， 与蚯蚓不同的是，他 们体表多毛。形态如 附图水蚯蚓所示。
污化系统表（2）
类型 河 流 流 向 外观 BIP 生物特征 1． 生物种类比多污带稍 多。细菌数量较多，每 毫升水约有几千万个。 2． 出现有蓝藻、裸藻、 绿藻，原生动物有天蓝 喇叭虫、美观独缩虫、 椎尾水轮虫、臂尾水轮 虫及栉虾等。** 3． 底泥已部分无机化， 滋生了很多颤蚯蚓。
• 污染物进入水体后是否发生污染几乎完全取决 于食物链中各种生物对于污染物的净化能力。 污染物量在一定范围内时，可以被食物链生物 净化掉，这一过程就是水体的(生物）自净。
（二）、水体自净与污染
• 1．水体自净
• 定义：把天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、 化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质 恢复到污染前状态的现象，叫做水体的自净。 • 物理作用：稀释、沉淀 （弱） • 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） • 生物作用：生物降解 （强）
• AGP即藻类生产的潜在能力。 • 定义：在一定的光照度和温度条件下培养，特定 的藻类在天然水体或废水中，所能达到的藻类数 量或重量的最大值即藻类生产的潜在能力(AGP)。 • 欧、美已制订藻类培养试验标准法，日本也在使用。 具体藻类培养试验的培养方法如下： • 藻种：羊角月芽藻、小毛枝藻、小球藻属、衣藻属、 谷皮菱形藻、裸藻属、栅列藻届、纤维藻属、实球 藻属、微囊藻属及鱼腥藻属等。
• 污染前 污染 净化开始 • P/H： 高 下降 最低点 • BIP： 0~8 上升 60~100 • 通常使用的是BIP指数。（P133)
持续 上升 下降
结束 高 0~8
B．氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线
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P/H或BIP有关。
• 但水体自净速度有限，我们常常没有足够的时间去等 待，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源 又是十分有限的。这也正是我们之所以控制污染物排 量以及利用人工手段强化水体污染物去除速度的根本 原因。 • 提问：对污染水体的划分目的何在？ • 定性水体污染的程度为排污控制方案提供依据
3．污化系统
• 方法：将培养液用滤膜(1．2um)或高压蒸汽灭菌器 (121℃，15min)除去SS和杂菌。取500 m1置于L型培 养管(1000ml)，接入羊角月芽藻，将培养管放在往复 振 荡 器 上 ( 3 0 ~ 4 0 r/min)， 在 2 0 ℃ ， 光 照 度 为 4000~6000lx条件下振荡培养7~20d(每天明培养14h， 暗培养10 h)后，取适量培养液用滤膜过滤，置105℃ 烘至衡重，称干重，计算1L藻类中的干重即为该水 样的AGP。 • 日本天然水体贫营养湖的AGP在1mg／L，中营养湖 AGP为1~10mg／L，富营养湖AGP为5~50mg／L。 若加入生活污水处理水，AGP明显增加。
污化系统是水体污染程度的划分系统。通常将水体污 染水体划属为不同的污染带类型。污染带类型、特征见 下表。 污化系统表（1）
类型 河 流 流 向 多污带 外观 BIP 生物特征 1． 暗灰色，很浑浊，含 1． 种类很少，厌氧菌和 大 量 有 机 物 ， BOD 兼性厌氧菌种类多，数 高，溶解氧极低(或 量大，每毫升水含有几 无)，为厌氧状态。 亿个细菌。有能分解复 2． 在 有 机 物 分 解 过 程 杂有机物的菌种，硫酸 60~100 中，产生 H2S、C02 和 还原菌、产甲烷菌等。 CH4 等气体。臭味。 2． 无显花植物，鱼类绝 3． 水底沉积许多由有机 迹。 和无机物形成的淤 3． 河底淤泥中有大量寡 泥。水面上有气泡。 毛类(颤蚯蚓)动物。*
1．水为灰色，溶解氧少， 为半厌氧状态，有机 物 量 减 少 ， BOD 下 降； 2．水 面 上 有 泡 沫 和 浮 α -中污带 20~60 泥，有 NH3 、氨基酸 及 H2S。臭味。