6.2人类活动对水体水质的影响(7)

　　氧化还原作用可以改变某些元素的毒性。例如：Cr3 存在于还原环境，而Cr6 存在于氧化环境，只有水中的氧化还原电位值改变，Cr6 和Cr3 可互相转变，而Cr6 的毒性比Cr3 大100多倍。

　　氧化还原作用又可以改变水环境化学因素，促进或阻止某些化学反应。例如：在厌氧条件下，即还原条件下，汞的甲基化反应受阻，此时即使有汞离子存在，将生成不溶性硫化汞沉淀，而极难生成甲基汞。

　　③酸碱反应 天然水体的pH值一般维持在6.5—8.5之间，但在受酸或碱的污染时，pH值有可能低于6.5或高于8.5。污染物在水中的自净过程，无论是物理、化学或生物的，均受pH值的影响。水体pH值过高或过低，就会破坏胶体的稳定，从而使胶体的吸附性能大受损害。在水体自净过程中起主要作用的生物或生化作用，更受pH值的制约，因为一切微生物都只能在一定pH值环境中生存，过酸或过碱对生物、生化过程都是不利的。因此，水中酸、碱条件的变化，在很大程度上决定着水中污染物的迁移或净化。

　　3）生物净化过程 水体中的污染物经各类生物的生理生化作用，或被分解，或被转变为无毒或低毒物质的过程，称为生物净化过程。

　　①生物分解作用 水中微型生物参与水中各种各样的生物化学作用，其中最具有代表性的是有机物的生物化学分解，即常说的生化需氧量（BOD）变化。悬浮和溶解性的有机物，在溶解氧充足时，被好气性微生物氧化分解为简单的、稳定的无机物，如二氧化碳、水、氨和磷酸盐等，并把氨转化为硝酸盐，使水体净化。在这一过程中，要消耗一定量的溶解氧，用BOD以表示在这一过程中消耗的氧量，氧消耗的愈多，说明水中有机物愈多，因而BOD可以表示水中有机物的多寡。BOD的衰减与氧的消耗，进入河流中的废水，在河道断面上迅速地达到完全混合后的BOD（假定分别为6、10、20ppm），随着河水向下游动，BOD值随之发生衰减。图中3条曲线表示BOD逐日衰减状况。

　　水中溶解氧主要来自水体的复氧和水生植物光合作用放出的氧。在有机物进行生物净化的过程中，复氧和耗氧同时进行，因此，水中溶解氧的变化反映了水中有机物净化过程，因而，也可把溶解氧作为水体自净的一个指标。在水体有机物污染过程中，溶解氧的变化可用氧垂曲线表示。图中，A为有机物分解的耗氧曲线；B为水体复氧曲线；C为氧垂曲线。氧垂曲线的最低点Cp为最大缺氧点。若Cp点的溶解氧数量大于有关规定，说明从溶解氧角度看，污水的排放未超过河段的自净能力。若排入有机污染物过多，超过河流的自净能力，则Cp点低于规定的最低溶解氧含量，甚至在排放点下游的某一河段会出现无氧状态，此时氧垂曲线中间，耗氧的规律遭破坏。水体在无氧的情况下，有机物因嫌气微生物的作用进行厌气分解，产生硫化氢，甲烷等，水质变坏，腐烂变臭。

　　关于河流中水体自净过程，各国学者进行了大量的研究工作，并给出许多数理模式，其中比较著名的是斯特里特-菲尔普斯模式（S－P模式）。当忽略离散作用，则S－P模型为：

　　式中，L为x处河水BOD的浓度；Lo为初始断面河水BOD的浓度；C为x处河水溶解氧浓度；Co为初始断面河水溶解氧浓度；D为x处河水溶解氧的氧亏浓度；Do为初始断面河水溶解氧的氧亏浓度；Cs为河水某温度的饱和溶解氧；x为顺河水流动方向的纵向距离；u为河水平均流速，k1为耗氧系数；k2为复氧系数。

S－P模型是描述污染物进入河流水体之后，耗氧过程和大气复氧过程这两者平衡状态的模型。溶解氧浓度有最低值，称为极限溶解氧Cc。出现Cc的距离称为极限距离xc，根据这一点，溶解氧变化率为零。用S－P方程，即得溶解氧沿河变化图。

　　极限距离（xc）方程为：

　　极限溶解氧（Cc）和极限氧亏（Dc）方程为：

　　有机的自净过程，一般分为3个阶段：

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