第3章 水环境化学1.pptVIP

图中横坐标表示河流的流向与距离(距离以英里，时间以天计)，纵坐标表示溶氧和生化需氧量以pm计)。假定一个4万人口的城镇，生活污水从0点处排入河中，上游距离为负值，下游距离为正值。设污水入河后即与河水混合，河水流量为100米3/秒，水温250C。这时，0点处排入污水，BOD急剧上升，径流向下，由于降解作用，便BOD逐渐下降并逐步恢复到原来的水平。而0点前末受污染河水的正常溶氧值，由于污水的排入，耗氧有机污染物发生生化降解消耗溶解氧，溶氧逐步下降。经2·5天(流程30英里)后降到最低点，以后逐步回升，并恢复到污水排入前的溶氧值。根据BOD与DO曲一线把河流分成洁净区，冰质恶化区，恢复区和洁净区。影响溶氧值的两个因素:一是有机物分解耗氧和生物呼吸耗氧而使溶氧值下降;另一是大气的溶解(曝气作用)，水生植物的光合作用释放氧气使水体富氧。耗氧作用和复氧作用的消长决定了水中氧的实际含量。曝气作用:如上所说，如果只考虑水体的耗氧作用，该河流在污水排入后一天半(约18英里处)溶氧就会降到零。但在图中溶氧曲线并未降到零，这是水体与空气接触产生“曝气复氧作用”，给水体不断补充氧。因此溶氧曲线最低点也不是在一天半后，而是在2·25天，溶氧低值约为1·5ppm。如上所述，溶氧量主要决定于水温，上述污水排入河口，在夏季溶氧曲线最低点将提前到来(比2·25天少些)，在冬季曲线最低点出现迟些(比2·25天长些)。这样，溶氧要求高的生物或者窒息致死，或者逃离该河段。光合作用:在图中曲线变化值并未考虑光合作用的影响。实际上，河流中存在水生生物，白天阳光照射进行光合作用释放氧气增大河流溶氧值。光合作用释放氧，不仅补偿降解和呼吸作用的耗氧，而且还可能使水中溶氧处于过饱和。夜间，不进行光合作用，只有降解和呼吸作用溶氧下降。这就使在72英里以后的恢复区中，午后2时，溶氧饱和度(CO2/CO20)达到100%，有时甚至高达140％，而午夜2时，溶氧饱和度仅为30%左右耗氧有机物分解：图中0点处排入污水，BOD达到最高值，以后逐步下降。这时，该地区含有大量细菌生长所必需的养料，细菌急速繁殖，食物大量消耗，BOD迅速下降，污染有机物的分解也使BOD下降。同时，由于氧的消耗而使溶氧下降。其后，由于有机污染物减少，BOD下降。而光合作用、曝气作用和复氧作用便溶氧增加。河流中需氧有机物的分解与溶氧平衡的数学模式－菲尔甫斯(Phelps)定律指出，“有机物的生物化学氧化速率与剩下的、尚末被氧化的有机物的浓度成正比。”-dc/dt=kcln(ct/c0)=-ktlg(ct/c0)=-kt/2.303lg(ct/c0)=-0.434kt=-k’tk’=0.434kc0－有机污染物的初始浓度；ct－t时间后有机污染物的剩余浓度；k，k’－反应速率常数。例：对于生活污水200C时k’＝0．1／天，计算生活污水系生化降解一半所需时间（即半衰期t1／2）和5天的降解率是多少。解：降解一半，即ct/c0＝0.5，所以：lg(ct/c0)=lg0.5=-k’t1／2＝－0.3010t1／2＝3.01天，即生活污水系生化降解一半所需时间（即半衰期t1／2）为3.01天。5天后，lg(ct/c0)＝－k’t＝－0．1X5＝－0.5，(ct/c0)＝0.316＝31.6％，即5天后剩下31.6％未降解，那么5天的降解率为（1－0.316）＝0.684，即68.4％。从菲尔甫斯定律可以得知,有机物的正常系列化氧化速度,在k’=0.1/天时,每天的氧化量是前一天20.6%,这个相对量在一定的温度下是不变的,但绝对量是变化的。所以，不管生活污水中有机物的初始浓度是多少，温度一定时其半衰期是一个定值。温度对k’的影响:k1和是相应温度t1和t2下的反应速率常数，它们之间有如下关系：k1／k2=a(t1－t2）a＝1.047(六)、其它有机污染物1、水体中的芳香烃类污染物来源和基本性质：大多数芳烃含有苯的六碳环结构，由于芳环的特有结构，使芳香族化合物的性质比较稳定，不易发生反应，不易被氧化，而易发生取代反应。芳香烃可分为：单环芳烃－其分子中只含有一个苯环。多环芳烃（PAH）：其分子中含有两个或两个以上的苯环。天然水体中常见的单环和多环芳烃如图：来源：水体中的芳香烃主要来源于工业废水、城市污水，还有原油泄漏，多环芳香烃的来