水体自净
试述水体自净机制和影响因素有哪些
水体自净机制和影响因素1. 水体自净机制概述水体自净是指水体自身通过一系列的物理、化学和生物过程，净化和恢复水质的能力。
水体自净机制主要包括生物自净、化学自净和物理自净三个方面。
1.1 生物自净生物自净是指水体内的生物通过代谢活动和相互作用，对水体中的有机物和无机物进行分解、转化、吸附和沉淀，从而净化水质。
生物自净的主要过程包括生物降解、生物吸附和生物沉淀。
•生物降解：水体中的微生物通过代谢作用将有机物分解为水和二氧化碳等无害物质。
例如，细菌可以分解有机废物中的蛋白质、脂肪和糖类，将其转化为无害的物质。
•生物吸附：水体中的生物通过吸附作用将有机物和无机物吸附在其表面，从而使其从水体中去除。
例如，藻类可以吸附水中的重金属离子，净化水质。
•生物沉淀：水体中的生物通过生长和繁殖过程形成的生物体，可以与水中的悬浮物质结合并沉淀到水底，从而净化水质。
1.2 化学自净化学自净是指水体中的化学反应通过氧化、还原、酸碱中和等过程，将有害物质转化为无害物质，从而净化水质。
化学自净的主要过程包括氧化、还原和酸碱中和。
•氧化：水体中的氧气和氧化剂可以与有机物和无机物发生氧化反应，将其转化为无害物质。
例如，氧气可以将有机物氧化为二氧化碳和水。
•还原：水体中的还原剂可以与氧化剂反应，将有害物质还原为无害物质。
例如，还原剂可以将重金属离子还原为金属沉淀，净化水质。
•酸碱中和：水体中的酸和碱可以相互中和，将水体中的酸碱度调节到适宜的范围，净化水质。
1.3 物理自净物理自净是指水体中的物理过程通过沉淀、过滤和扩散等方式，将悬浮物质和溶解物质从水体中去除，从而净化水质。
物理自净的主要过程包括沉淀、过滤和扩散。
•沉淀：水体中的悬浮物质由于重力作用而沉降到水底，从而净化水质。
例如，悬浮在水中的泥沙会随着时间的推移逐渐沉淀到水底。
•过滤：水体通过地下层土壤和岩石的过滤作用，将悬浮物质和溶解物质去除。
例如，地下水经过土壤层的过滤后，水质得到净化。
水体的自净作用及自净过程.
水体的自净作用及自净过程.水体的自净作用及自净过程自然环境包含水环境对污染物质都拥有必定的蒙受能力，即所谓环境容量。
水体能够在其环境容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作用，使排入污染物质的浓度和毒性随时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低，称之为水体的自净作用。
也可简单地说，水体遇到污染后，靠自然能力渐渐变洁的过程称为水体的自净。
水体的自净过程很复杂，按其机理区分有：（1）物理过程。
此中包含稀释、混淆、扩散、挥发、积淀等过程。
水体中的污染物质在这一系列的作用下，其浓度得以降低。
稀释和混淆作用是水环境中极广泛的现象，又是比较复杂的一项过程，它在水体自净中起侧重要的作用。
（2）化学及物理化学过程。
污染物质经过氧化、复原、吸附、凝集、中和等反响使其浓度降低。
（3）生物化学过程。
污染物质中的有机物，因为水体中微生物的代谢活动而被分解、氧化并转变为无害、稳固的无机物，进而使浓度降低。
总之，水体的自净作用包含着十分宽泛的内容，任何水体的自净作用又常是互相交叉在一同的，物理过程、化学和物化过程及生物化学过程经常是同时同地产生，互相影响，此中常以生物自净过程为主，生物体在水体自净作用中是最活跃、最踊跃的要素。
比如：河流对污染物的净化过程大概以下：当污染物质排入河流后，第一被流水混淆、稀释扩散，比水重的粒子即沉降堆集在河床上；接着可氧化的物质被水中的氧所氧化；有机物质经过水中微生物的作用进行生物化学的氧化分解复原成无机物质；与此同时，河流表面又不停地从大气获取氧气，增补水中被耗费掉的溶解氧；阳光能够杀死病原微生物；。
这样经过一段时间，河水流到必定距离后就恢复到本来的“洁净”状态。
水的自净能力与水体的水量、流速等要素相关。
水量大、流速快，水的自净能力就强。
可是，水对有机氯农药、合成清洗剂、多氯联苯等物质以及其余难于降解的有机化合物、重金属、放射性物质等的自净能力是及其有限的。
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什么是水体自净
第七章1、什么是水体自净？怎样理解水环境容量？怎样理解水污染的概念？(1)水体能够在其环境容量的范围以内，通过物理、化学、生物的作用，使排入的污染物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然降低，称为水体的自净作用。
(2)自然环境包括水环境对污染物质都具有一定的承受能力，既所谓的环境容量。
(3)水污染是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，从而导致了水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。
2、水体的主要污染物及其危害？（1）点污染源：生活污水和工业废水。
（2）面污染源（3危害：引起急性或慢性中毒、致癌作用、发生以水为媒介的传染病、间接影响。
3、水体的主要污染物有那些？污水的水质指标包括那些内容？（1）悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物、重金属、难降解有机物、酸碱污染、石油类、放射性物质、热污染、病原体。
4、水污染防治对策有那些？效果如何？（1）“防”，污染源的控制、，减少污染物的排放（2）“治”，废水无害化（3）“管”，管理控制对策5、污水处理技术包括那些类型废水的物理处理法、废水的化学处理法、废水的生物处理法6、大气污染源有哪几种？主要污染物有那些？（1）生活污染源、工业污染源、交通污染源（2）颗粒污染物、气态污染物7、在大气污染治理中，对颗粒物的治理方式有那些？可以通过改变燃料结构、改进燃烧方式、安装除尘装置8、治理气态污染物的主要方式有那些？SO2和NO X的治理、汽车尾气的治理9、汽车尾气污染与气态污染物的异同？常用的治理方式有那些？10、全球气候变暖的主要因素是什么？其主要的危害是什么？主要是CO2的增加。
主要危害：危害自然生态系统、威胁人类的食品供应和居住环境。
11、酸雨的主要类型是哪些？它产生的原因与主要危害是什么？（1）主要有硫酸型酸雨和硝酸型酸雨（2）主要是工业排放大量的二氧化硫和氮氧化物。
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。
水体自净
• 1．水体自净
• ———自然净化 自然净化 • 物理作用：稀释、沉淀 物理作用：稀释、 • 生物作用：生物降解（食物链） 生物作用： 食物链） （强） （强） • 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解
阳光 ↓ 轮虫、 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、 废物、排泄物
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分 分 污化系统
多污带、α中污带、β中污带、寡污带 污带、 中污带、 中污带、
多污带
类型 河 流 流 向 多污带 外观 BIP 生物特征
1．暗灰色， 很浑浊， 含 ．暗灰色，很浑浊， 1． 种类很少，厌氧菌和 ． 种类很少， 兼性厌氧菌种类多， 大 量 有 机 物 ， BOD 兼性厌氧菌种类多，数 量大， 高，溶解氧极低( 或 量大，每毫升水含有几 亿个细菌。 无)，为厌氧状态。 ，为厌氧状态。 亿个细菌。有能分解复 杂有机物的菌种， 2．在 有 机 物 分 解 过 程 ． 杂有机物的菌种，硫酸 60~100 还原菌、产甲烷菌等。 中，产生 H2S、C02 和 、 还原菌、产甲烷菌等。 等气体。臭味。 CH4 等气体。臭味。 2． 无显花植物，鱼类绝 ． 无显花植物， 3．水底沉积许多由有机 ． 迹。 3． 河底淤泥中有大量寡 ． 和无机物形成的淤 水面上有气泡。 毛类(颤蚯蚓 动物。 颤蚯蚓)动物 泥。水面上有气泡。 毛类 颤蚯蚓 动物。*
• 通常使用的是BIP指数。 通常使用的是 指数
B．氧浓度昼夜变化幅度 氧浓度昼夜变化幅度
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 • 为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ 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， 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 有关。 因此与P/H或BIP有关。 或 有关
水体自净及其主要机理
水体自净及其主要机理
水体自净具有广泛的应用，是自然界生物所不可缺少的功能。
它不但可以提高
水体的清洁度，也有利于提升生态环境质量。
本文将简要介绍水体自净及其主要机理。
水体自净是指水体在清除有害物质时，不需要外加任何设备和能量，只需要依
靠水体内自然发生的物理、化学和生物过程来完成净化。
这些过程反映出自净技术具有非常高的技术效率，并不需要过多的能源，如电力或汽油。
主要的水体自净机理包括物理机理和生物机理。
物理机理包括沉淀、离子交换、蒸发、吸附和蒸发沉淀等，它能够有效地去除沉淀物和溶解性有机物。
而生物机理主要利用生物反应器中生物的代谢作用，把有害物质转化为不活性物质，从而净化水体。
水体自净的过程反映出一种包容的精神，既能够释放有害物质，又能够复原水
体的自然状态，带来更好的生态环境。
在实践中，水体自净不仅可以提高水体的清洁度，还能有效的处理重金属、人工添加物或有毒物质，从而为水体保护提供了重要的参考。
综上，水体自净具有广泛的应用，可以改善水体环境质量，改善生态环境，提
高水体清洁度，完成水体净化、重金属处理等功能，是一项重要的污染控制工程。
水体自净的过程及机理
水体自净的过程及机理以水体自净的过程及机理为标题，写一篇文章。
水是地球上最重要的资源之一，水体自净是指自然界中水体本身通过一系列的物理、化学和生物过程去除污染物，恢复水质的过程。
水体自净是一个复杂而精密的生态系统，其中涉及到多种物质和生物的相互作用。
水体自净的过程主要包括物理过程、化学过程和生物过程。
物理过程是指通过物理作用使水体中的污染物沉降或分离。
其中最常见的是沉降和悬浮物质的沉降。
当水体中的悬浮物质较大或密度较大时，会因为重力的作用而沉降到水体底部。
另外，水体中的污染物还可以通过沉积作用沉积到水体底部，从而减少水体中的污染物含量。
化学过程是指水体中的污染物与水中的其他物质发生化学反应，从而将其转化为无害物质或降低其毒性。
例如，水中的氧气和有机物质发生氧化反应，可以将有机物质氧化为无害的二氧化碳和水。
另外，水体中的酸碱度也会影响化学反应的进行，适当的酸碱度可以促进化学反应的进行，加速水体的自净过程。
生物过程是指水体中的生物通过吸收、吞噬和分解等方式将水中的污染物去除的过程。
水体中的生物包括浮游生物、底栖生物和水生植物等。
浮游生物通过吸附和吞噬的方式将水中的悬浮物质去除，底栖生物通过摄食底泥和底栖植物将水中的有机物质去除，水生植物通过吸收水中的养分和污染物质，达到净化水体的目的。
此外，生物过程还包括水中的微生物降解污染物的过程，微生物通过分解有机物质、氧化无机物质等方式去除水中的污染物。
水体自净的机理是多种物理、化学和生物过程相互作用的结果。
在实际的水体中，这些过程并不是独立进行的，而是相互联系、相互作用的。
例如，物理过程会影响化学过程和生物过程的进行，化学过程和生物过程也会影响物理过程的进行。
这种相互作用使得水体自净过程更加复杂和全面。
总的来说，水体自净是一个复杂而精密的生态系统，其中涉及到多种物理、化学和生物过程的相互作用。
这些过程通过沉降、化学反应和生物吸收等方式，将水中的污染物去除，恢复水体的清洁和健康。
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多污带（polysaprobic zone）
• 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。 • 代表性的指示生物是细菌，且种类多、数量大， 每ml水中可达几亿个，例如硫酸盐还原菌与产甲 烷菌等，此外还有颤蚯蚓、蚊蝇幼虫。
中污带(-mesosaprobic zone)
• 在多污带下游，有机物量略减少，BOD下 降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可 有浮沫和浮泥。生物种类增加，细菌数减 少，但每毫升仍有几千万个。
• 代表性的指示生物举例如下：天蓝喇叭虫、 椎尾水轮虫、栉虾、独缩虫、颤藻、小球 藻等。
-中污带（-mesosaprobic zone） • 光合微生物和绿色浮游生物大量出现， 水中溶解氧升高，有机质含量少， BOD 很低，悬浮物进污 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。 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。
• 河流自净作用完成，有机物完全分解为无机物， BOD极低，溶解氧恢复正常，基本不含H2S，CO2 含量较低，氮元素全部氧化为NO3-。 玫瑰旋轮虫及其它藻类，钟虫、旋轮虫、水生
• 指示生物：鱼腥蓝细菌 、隔板硅藻 、黄群藻 、 植物与鱼类等。
以上污化系统只能反映有机污染的程度，不能 反映有毒废水的污染。
化学自净
• 氧化还原反应是化学净化的重要作用,溶 解氧与水中的污染物将发生氧化反应， 生成难溶物而沉降析出。如Fe盐氧化。 Fe+
O2
Fe3+
Fe(OH)3
• 还原作用: 如Cr6+ 还原为Cr3+
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
过
程 的
特
征
4．衡量水体污染与自净的指标
提问：用什么指标可 • 水 体 外 观 、 化 学 指标、溶解氧等 以衡量河段水体污染 与自净所处的阶段?
山东小清河
水体外观
• 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
1.水体自净 (self-purification of water body)
水体自净是指受污染的水体由于物理、 化学、生物等方面的作用，使污染物浓度 逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染 前的状态。这一过程即水体自净。
2.水体自净机理
• 物理作用：稀释、沉淀 • 生物作用：生物降解（食物链） （强） （强）
• 化学作用：氧化、还原等对污染物的降解 （弱）
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 废物、排泄物 人
物理自净
污染物在水体中混合稀释和自然沉淀 过程。混合稀释只能降低水中污染物的浓 度，不能减少其总量。沉淀作用指排入水 体的污染物中含有的微小悬浮颗粒，如重 金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。
的简单无机物。
• 影响生物自净作用的关键是：溶解氧的 含量和有机物的性质、浓度及微生物的 种类、数量等。
水体自净速度有哪些限制因素？
物理？ •• 因此水体的自净速度是有限的。在正常 • 情况下，水体单位时间内通过正常生物 净水流量、流速、污染物物理性质 • 循环中能够同化有机污染物的最大数量 化学？ • 称为自净容量。 地域、季节、天气 生物？ •• 在自净容量范围内水体的净化是如何 • 生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、 进行的呢？ 代谢的极限速度
3.自净的过程
水体自净过程大致如下
a.污水排入河流的混合过程 b.持久污染物的稀释扩散 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；
c.非持久污染物的稀释扩散 d.水体的氧平衡 生物作用 溶氧↓ 好氧菌↑ 好氧菌↓ 溶解氧↑ 有机物降解
厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
•
污水排入河流的混合过程
变为 NH4+、NO2- 和 NO3- ，CO2 与 H2S 含
量减少。
• 细菌数量减少，藻类大量繁殖，轮虫、
甲壳动物和昆虫增加，生根的植物、鱼
类出现。
• 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。
寡污带(oligosaprobic zone)
第一阶段 化学氧化分解，历时数小时。
有机物的 自净过程 分三阶段
第二阶段 生物化学氧化分解一般要延续数日。
第三阶段 含氮有机物的硝化过程，延续一月左右。
①浓度逐渐降低；
水
体
自 净
②毒性降低； ③重金属可沉淀至底泥或进入食物链； ④复杂有机物分解为二氧化碳和水； ⑤不稳定的转变为稳定的化合物； ⑥初期，水中溶解氧含量急剧降低，到达最低点后又缓慢上升，并逐渐恢复正常； ⑦有毒的污染物，可使水中生物种群和数量大为减少，随着自净过程，生物种群和数量逐渐回升，趋于正常。
(1)竖向混合阶段 污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散和弥散 作用逐步向河水中分散，从排放口到深度上达到浓 度分布均匀。 (2)横向混合阶段 当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在 混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面达 到浓度分布均匀。 (3)断面充分混合后阶段 在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处处 相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物浓 度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。