第六章水环境影响预测与评价.pdf

第六章水环境影响预测与评价

第一节水体中污染物的迁移与转化

一、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。

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，但对底泥来说污染物则反而增加。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的迁移随流输移。

(3)离散。由于水流方向横断面上流速分布的不均匀(由河岸及河底阻力所致)而引起分

散。

2．化学过程

氧化一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(如铁、锰等)而沉降析出；硫化物可氧化为硫代硫酸盐或硫而被净化。还原作用对水体

净化也有作用，但这类反应多在微生物作用下进行。天然水体接近中性，酸碱反应在水体中

的作用不大。天然水体中含有各种各样的胶体，如硅、铝、铁等的氢氧化物、黏土颗粒和腐

殖质等，由于有些微粒具有较大的表面积，另有一些物质本身就是凝聚剂，这就是天然水体

所具有的混凝沉淀作用和吸附作用，从而使有些污染物随着这些作用从水中去除。

3．生物过程

生物自净的基本过程是水中微生物(尤其是细菌)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掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物。影响生物白

净作用的关键是：溶解氧的含量，有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。生

物自净的快慢与有机污染物的数量和性质有关。生活污水、食品工业废水中的蛋白质、脂肪

类等极易分解的。但大多数有机物分解缓慢，更有少数有机物难分解，如造纸废水中的木质

素、纤维素等，需经数月才能分解，另有不少人工合成的有机物极难分解并有剧毒，如滴滴

涕、六六六等有机氯农药和用作热传导体的多氯联苯等。水生物的状况与生物自净有密切

关系，它们担负着分解绝大多数有机物的任务。蠕虫能分解河底有机污泥，并以之为食饵。

原生动物除了因以有机物为食饵对自净有作用外，还和轮虫、甲壳虫等一起维持着河道的生

态平衡。藻类虽不能分解有机物，但与其他绿色植物一起在阳光下进行光合作用，将空气中

的二氧化碳转化为氧，从而成为水中氧气的重要补给源。其他如水体温度、水流状态、天气、

风力等物理和水文条件以及水面有无影响复氧作用的油膜、泡沫等均对生物自净有影响。

二、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x的区域称为断面完全混合区。

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。

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