廣義的水體自凈是指在物理、化學和生物作用下,受污染的水體逐漸自然凈化,水質復原的過程。狹義的水體自凈是指水體中微生物氧化分解有機污染物而使水體凈化的作用。水體自凈可以發生在水中,如污染物在水中的稀釋、擴散和水中生物化學分解等;可以發生在水與大氣界面,如酚的揮發;也可以發生在水與水底間的界面,如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底質中污染物的分解等。
自然界各種水體都具有一定的自凈能力,這是由水自身的理化特征所決定,同時也是自然界賦予我們人類的寶貴財富。如果我們能夠科學有效地利用水的自凈功能,就可以降低水體的污染程度,使有限的水資源發揮最大的效益,包括經濟效益、社會效益、環境效益等。特定地區、一定時間內水體的自凈能力是有限的。研究和正確運用水體自凈的規律,采取人工曝氣或引水沖污稀釋等輔助措施,強化自凈能力,是減少或消除水體污染的途徑之一。同時,在確定允許排入水體的污染物量時,水體的自凈能力也是一個重要的決策因素。
水體自凈大致分為三類,即物理凈化、化學凈化和生物凈化。它們同時發生,相互影響,共同作用。
(1)物理凈化。物理凈化是指污染物質由于稀釋、擴散、混合和沉淀等過程而降低濃度。污水進入水體后,可沉性固體在水流較弱的地方逐漸沉入水底,形成污泥。懸浮體、膠體和溶解性污染物因混合、稀釋,濃度逐漸降低。污水稀釋的程度通常用稀釋比表示。對河流來說,用參與混合的河水流量與污水流量之比表示。污水排入河流經相當長的距離才能達到完全混合,因此這一比值是變化的。達到完全混合的距離受許多因素的影響,主要有稀釋比、河流水文情勢、河道彎曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水庫和海洋中影響污水稀釋的因素還有水流方向、風向和風力、水溫和潮汐等。
(2)化學凈化。化學凈化是指污染質由于氧化還原、酸堿反應、分解化合和吸附凝聚等化學或物理化學作用而降低濃度。流動的水體從水面上大氣中溶入氧氣,使污染物中鐵、錳等重金屬離子氧化,生成難溶物質析出沉降。某些元素在一定酸性環境中,形成易溶性化合物,隨水漂移而稀釋;在中性或堿性條件下,某些元素形成難溶化合物而沉降。天然水中的膠體和懸浮物質微粒,吸附和凝聚水中污物,隨水流移動或逐漸沉降。
(3)生物凈化,又稱生物化學凈化。是指生物活動尤其是微生物對有機物的氧化分解使污染物質的濃度降低。工業有機廢水和生活污水排入水域后,即產生分解轉化,并消耗水中溶解氧。水中一部分有機物消耗于腐生微生物的繁殖,轉化為細菌機體;另一部分轉化為無機物。細菌又成為原生動物的食料。有機物逐漸轉化為無機物和高等生物,水便凈化。如果有機物過多,氧氣消耗量大于補充量,水中溶解氧不斷減少,終于因缺氧,有機物由好氧分解轉為厭氧分解,于是水體變黑發臭。
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