水环境化学5第四节水质模型.ppt.pptVIP

氧平衡模型 Streeter-Phelps模型（S—P模型） 假定河流的自净过程中存在着两个相反的过程、既有机污染物在水体中先发生氧化反应，消耗水体重的氧，其速率与其在水中的有机污染物浓度成正比，同时大气中的氧不断进入水体，其速率与水中的氧亏植呈正比。根据质量守横原理、提出一维稳态河流的BOD—DO耦合模型的基本方程式 预测模型的基本表达式如下： V(dc/dt)=Ip-qc-λp·V·c 简化后得： dc/dt=(Ip/V)-(Pw+λp)·c 式中：c—湖水年平均总磷浓度，mg/L Ip –输入湖泊磷的总量，g/d Pw—水力冲刷系数，Pw=q/V,d-1 q—出湖河道流量，m3/d V—湖泊容积，m3 λp—磷的沉降速度常数，d-1 t—河水入湖时间,d, 该方程解为： c= Ip/V(Pw+λp)-[1-V(Pw+λp)c0/ Ip]e-(Pw+λp)t 式中：c—入湖河水的磷浓度，mg/L 水、土环境中各种有机毒物的预测模型 预测污染物在环境中浓度的时空分布及通过各种迁移转化过程后的归趋 设想在模型中只出现表征化合物固有性质的参数 要建立这种模型只有充分研究化合物的各种迁移转化过程的机理，并且要特别着重动力学的研究 迁移过程 沉淀—溶解作用：污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移、转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率 对流作用：水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统 挥发作用：有机污染物可能从水体进入大气，因而减少其在水中的浓度 沉积作用：污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸，均可改变污染物的浓度。 转化过程 首先，从研究单个的主要迁移转化过程着手，单个过程的模型是整个模型的基础。并认为各单个过程使某种化合物从水环境中消失速率之和是该化合物在水环境中消失的总速率。再假定每种过程速率都是一级反应过程，因而总速率也是一级反应。这基本上于在天然水环境中距离污染源较远、污染物浓度很低的地方实际情况是吻合的 其次，模型中既要有化合物固有性质的参数，又要有表征环境特征的参数，这样似乎应为二级反应式。但如果一但环境定下来了，则速率的方程就又变成准一级反应式了。为此假定有机物的存在不改变环境参数，例如不会改变水体的pH值、对光的吸附系数和细菌总数等。由于污染物在水环境中的浓度很低，这个假定也是合乎实际情况的 第三，假定吸着速率远快于挥发和各种转化的速率。但实际上吸着过程并不是瞬间完成的，虽然一般讲，它的过程比各转化过程快。因此这种模型不能适用于污染源附近的浓度分析，它只反映长时间的大范围的环境的情况。因此，这种模型只采用一维的和稳态的处理方法 用简单的公式叙述归趋模型 ①计算有机物因挥发和转化过程而从水环境中消失的速率 ②吸着过程对有机物消失过程的影响 ③对于一个被研究的水生态系统，考虑有机物的输入、稀释及最终从系统中输出的速率，从而计算在系统内的浓度和半衰期。有机物从大气返回到水体包括在输入项内 www.theme LOGO www.theme 第四节水质模型 污染物进入水环境后，由于物理、化学和生物作用的综合效应，其行为的变化是十分复杂的，很难直观的了解他们的变化和趋势----------借助水质模型，描述污染物在水环境中的复杂规律及其影响因素之间的互相关系 基本原理:根据质量守恒原理 三个发展阶段： 简单的氧平 衡模型阶段 形态模型阶段 多介质环境 结合生态 模型阶段 S—P模型是描述污染物进入河流水体后，耗氧过程和复氧过程这两者的平衡状态。溶解氧在水中的变化过程为一下垂的曲线，溶解氧浓度有一个最低植，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，既得溶解氧沿河变化图 湖泊富营养化预测模型 多元相关模型、输入输出模型、富营养化预测模型和扩散模型 人湖污染物为氮、磷等营养物时，根据质量守恒原理，湖水中污染物浓度的变化不仅与进出湖泊的数量有关，而且还受其沉降速度的影响 有毒有机污染物的归趋模型 有机物---毒性 进入环境分解为无毒物的速度快慢如何 一个毒性大而分解快的有机物未必毒性小而分解慢的有机物危害来得大 许多有毒有机物在受到控制（例如进行治理）的情况下未必绝对不能使用。 只有那些持久性（难分解）的优先污染物才在禁用或严格控制之列。其他有机物，如果控制处置得当，不但不是污染物，而且是工农业生产的资源。 负载过程（输入过程） 污水排放速率、大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中的浓度 酸碱平衡：天