第6章　水的环境影响预测与评价.doc

6 水环境影响预测与评价 6.1 水体中污染物的迁移与转化 6.1.1 水体中污染物迁移与转化概述 水体中污染物的迁移与转化包括物理输移过程，化学转化过程和生物降解过程。 6.1.1.1 物理过程 物理过程作用主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。沉淀作用指排入水体的污染物中含有的微小的悬浮颗粒，如颗粒态的重金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。污染物沉淀对水质来说是净化，但对底泥来说则污染物反而增加。混合稀释作用只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。水体的混合稀释作用主要由下面三部分作用所致。 （1）紊动扩散。由水流的紊动特性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移的紊动扩散。 （2）移流。由于水流的推动使污染物迁移的随流输移。 （3）离散。由于水流方向横断面上流速分布的不均匀（） 6.1.1.2 化学过程 氧化还原反应是水体化学净化的重要作用。流动的水流通过水面波浪不断将大气中的氧气溶入，这些溶解氧与水中的污染物将发生氧化反应，如某些重金属离子可因氧化生成难溶物（） 6.1.1.3 生物过程 生物自净的基本过程是水中微生物（） 6.1.2 河流水体中污染物的对流和扩散混合 废水进入河流水体后，不是立即就能在整个河流断面上与河流水体完全混合。虽然在垂向方向上一般都能很快地混合，但往往需要经过很长一段纵向距离才能达到横向完全混合。这段距离通常称为横向完全混合距离（x1）。纵向距离（x）小于x1的区域称为横向混合区，大于x1的区域称为断面完全混合区。如图6.1-1所示。 在某些较大的河流中，横向混合可能达不到对岸，横向混合区不断向下游远处扩展，形成所谓“污染带”。 在不同的区域，影响污染物的浓度和输移、转化特性的主要物理、化学过程也有差异。 在横向混合区，排入的废水和上游来水的初始混合稀释程度，取决于排放口的各种特性和河流状况。随着水流携带污染物向下游输移，横向混合使污染物沿河流横向分散，进一步与上游来水混合稀释。 图6.1-1 污染物在河流中的混合示意 在横向混合以下的完全混合区，污染物在河流断面上完全混合。 在该区域，通过一系列的物理、化学和生物的输移、转化过程，污染物的浓度被进一步降低。这些过程通常采用质量输移、扩散方程、一级动力学反应方程来描述。在大多数的情况下，扩散系数、反应速率都可能随空间和时间的变化而变化。 在河流中，影响污染物输移的最主要的物理过程是对流和横向、纵向扩散混合。 对流是溶解态或颗粒态物质随水流的运动。可以在横向、垂向、纵向发生对流。在河流中，主要是纵向的。所要求的数据只是上游来流量。河流流量可以通过测流、示踪研究或曼宁公式计算得到。对于较复杂的水流，要获得可靠的流量数据，需要进行专门的水动力学实测及模拟计算。 横向扩散指是由于水流中的紊动作用，在流动的横向方向上，溶解态或颗粒态物质的混合。可以根据包含河流水深、流速以及河道的不规则性的公式来估算横向扩散系数EL。在横向混合区内，对流和横向扩散混合是最重要的，有时纵向混合也不能忽略。 纵向离散是由于主流在横、垂方向上的流速分布不均匀而引起的在流动方向上的溶解态或颗粒态质量的分散混合。纵向离散系数EX包括多个因素。目前大多数的计算公式都包含流速、河宽、水深、河床粗糙系数。不同的计算公式得到的数值不同。较可靠的数值是使用示踪研究得到的数值。 6.1.3 海水中污染物的混合扩散 排放到海洋中的污水，一般是含有各种污染物的淡水。它的密度都比海水小，入海后一面与海水混合而稀释，一面在海面向四周扩展。图6.1-2给出了污水入海后混合扩散的一个剖面。反映弱混合海域，即潮汐较小，潮流不大，垂直混合较弱海域的扩散状况。 从图6.1-2中可以看出，排放到海中的污水浮在海洋表层向外扩展，它的稀释是海水通过它的底面逐渐混入到污水中进行的。随着离排污口距离的增加，稀释倍数也逐渐增加。污水层的厚度在排放口附近较深，然后逐渐减小。向外扩展到一定程度，即污水的密度达到一定界限值即形成扩展前沿一锋面，这时污水的稀释倍数达到60～100倍左右。锋面外侧的海水明显向污水层下方潜入，形成清晰的界面，即所谓锋面，这样的界面在污水层的底部也清晰可见。锋面受到风和潮的作用，其形状和出现的地点会不断变化，有时会变得模糊不清。 污水层的厚度通常为1～2?m，污水从排出口到达它的前沿约需1～2小时。根据大量的实测资料，扩散域的面积与排放量之间有如下经验关系： 1gA=1.2261gQ+0.0855 式中A，若是淡水的情况，则表示稀释60～100倍时的扩展范围（m2）；若是温排水的情况，则表示形成1～2℃温差的限界面积（m2），Q为排放量（m3/d）。 图6.1-2 污水在海面上的扩展 温排水在海里的对流扩散规律与COD等一般污染物类似，但有不同点，温排水温度比海水高，热水总是会浮到冷水上