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混合稀釋模型

稀釋作用的實(shí)質(zhì)是污染物在水體中因擴(kuò)散而降低了濃度，稀釋并不能改變，也不能去除污染物質(zhì)。但是對(duì)于特定水體的生態(tài)系統(tǒng)而言，當(dāng)污染物濃度降低到一定程度后，其對(duì)該水生環(huán)境或從某種使用角度出發(fā)來考慮的水質(zhì)的影響也就很小了，在一定程度上也就能夠滿足環(huán)境或人類的要求，也具有實(shí)際意義。

污染物質(zhì)進(jìn)入水體后，存在兩種運(yùn)動(dòng)形式，一是由于水流的推動(dòng)而產(chǎn)生的沿著水流前進(jìn)方向的運(yùn)動(dòng)，稱為推流或平流;另一是由于污染物質(zhì)在水中濃度的差異而形成的污染物從高濃度處向低濃度處的遷移，這一運(yùn)動(dòng)被稱為擴(kuò)散。廢水排入河流后，由于推流和擴(kuò)散作用，逐漸與河水相混合，污染物的濃度逐漸降低。

推流和擴(kuò)散是兩種同時(shí)存在而又相互影響的運(yùn)動(dòng)形式，其綜合作用的結(jié)果是污染物濃度由排放口至水體下游逐漸減低，即發(fā)生了稀釋。研究水體的稀釋作用時(shí)必須注意到，廢水排入水體后并不能與全部河水完全混合。影響混合的因素很多，主要有;

(1)廢水流量與河水流量的比值。比值越大，達(dá)到完全混合所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，或者說必須通過較長(zhǎng)的距離，才能使廢水與整個(gè)河流斷面上的河水達(dá)到完全均勻的混合。

(2)廢水排放口的形式。如廢水在岸邊集中一點(diǎn)排入水體，則達(dá)到完全混合所需的時(shí)間較長(zhǎng)，如廢水分散地排放至河流中央，則達(dá)到完全混合所需的時(shí)間較短。

(3)河流的水文條件。如河流水深、流速、河床彎曲情況以及是否有急流、跌水等都會(huì)影響混合程度。

顯然，在沒有達(dá)到完全混合的河道斷面上，只有一部分河水參與了對(duì)廢水的稀釋。參與混合稀釋的河水流量與河水總流量之比，稱為混合系數(shù)。

生物凈化過程

生物凈化是指在微生物的作用下，有機(jī)污染物逐漸分解、氧化使其含量逐漸降低的過程。進(jìn)入水體的有機(jī)污染物的凈化，主要有賴于生物化學(xué)過程。在這個(gè)過程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水體向凈化的方向轉(zhuǎn)變。造成這一轉(zhuǎn)變的生物化學(xué)過程常被稱作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為低級(jí)有機(jī)物和簡(jiǎn)單無機(jī)物的過程。

生物降解分為好氧生物降解和厭氧生物降解。前者是指在溶解氧(氧分子)存在的條件下，由好氧微生物完成的生物化學(xué)反應(yīng);后者是指在氧氣不足或無氧氣的情況下，由厭氧微生物完成的生物化學(xué)反應(yīng)。有的微生物既能在有氧條件下進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，也能在無氧或缺氧條件下進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，稱為兼性微生物。

從反應(yīng)的結(jié)果看，好氧生物降解與厭氧生物降解的區(qū)別是，前者的產(chǎn)物是穩(wěn)定的無機(jī)物(如CO2、H2O等)，后者的產(chǎn)物則不完全是上述穩(wěn)定的無機(jī)物，而是還包括甲烷、乙酸等有機(jī)物和NH3等氧化不徹底的無機(jī)物。

在未受污染的水體中，水中都有一定濃度的溶解氧。但是，當(dāng)水體受到有機(jī)物的污染后，水體中的微生物就會(huì)大量繁殖起來。由于好氧微生物比厭氧微生物生長(zhǎng)快，所以好氧微生物首先發(fā)展壯大。

當(dāng)好氧微生物發(fā)展到一定數(shù)量，它們消耗水中溶解氧的速率有可能超過空氣中的氧氣向水中溶解的速率(稱為復(fù)氧速率)。一旦如此，水中的溶解氧濃度就開始迅速下降，直到濃度降到接近零，使水體呈現(xiàn)無氧或缺氧狀態(tài)。在缺氧或無氧狀態(tài)下，好氧微生物的生長(zhǎng)受到抑制，而厭氧微生物則大量繁殖起來，繼承了大部分的自凈工作。

實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)水體受到較嚴(yán)重的有機(jī)污染時(shí)，水中的溶解氧是隨水的深度變化的，表層水體的溶解氧較高，越往深處溶解氧越低，直至厭氧狀態(tài)。因此，好氧微生物集中在水體的上部，阻止了從空氣中補(bǔ)充進(jìn)來的溶解氧向下層的傳遞，從而維持下層水體的厭氧狀態(tài)，使得厭氧微生物集中在水體的底部。

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