污染物在水体中的迁移与转化

水体可以在其环境容量范围内，经过物理、化学和生物作用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原有的水质，这种过程称为水体自净。物理作用包括可沉性固体逐渐下沉，悬浮物、胶体和溶解性污染物稀释混合，污染物浓度逐渐降低。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。化学作用是指污染物由于氧化还原、酸碱反应、分解化合和吸附凝聚等作用，存在的形态发生变化，并且浓度降低。生物作用则是由于各种生物（藻类、微生物等）的活动，特别是微生物对水中有机物的氧化分解作用而使污染物降解。

水体自净通常是物理、化学和生物作用相互影响并交织进行。总体来看，水体自净可以看作是污染物在水体中迁移和转化的结果。

1.迁移

迁移是指污染物在水流和其他作用下转移，迁移只是改变污染物在水体中的位置，并不改变其在水体中的质量。污染物的迁移通量可由公式（5.1）计算。

式中 f—— 污染物的迁移通量，kg/（m2·s）；

u—— 水体介质的运动速度，m/s；

C—— 污染物在水体介质中的浓度，kg/m3。

（1）推流迁移是指污染物在水流作用下产生的转移作用，即单位时间内通过单位面积的物质的质量。

（2）分散稀释是指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释。分散的机理有分子扩散、湍流扩散和弥散。

① 分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。分子扩散过程具有各向同性，服从菲克（Fick）第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比。

② 湍流扩散又称为紊流扩散，是指污染物质点之间及污染物质点与水介质之间由于各自不规则的运动而发生的相互碰撞、混合，是在湍流流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于某时段平均值的随机脉动而导致的分散现象。

③ 弥散作用是由于流体的横断面上各点的实际流速分布不均匀所产生的剪切而导致分散的现象。弥散作用可以定义为：由空间各点湍流流速（或其他状态）的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。弥散作用所导致的扩散通量也可以用菲克第一定律来描述。

湖泊中的弥散作用很小，而在流速较大的水体（如河流和河口）中弥散作用很强。

2.转化

转化是指水污染物通过物理、化学和生物作用改变形态或转变成另一种物质的过程。

（1）物理转化是指污染物通过蒸发、凝聚、渗透和吸附等一种或多种物理变化而发生的转化。

（2）化学转化是指污染物通过各种化学反应而发生的转化，如氧化还原反应、水解反应、配位反应、沉淀反应、光化学反应等。(www.xing528.com)

（3）生物转化是指污染物进入生物机体后，在有关酶系统催化下的代谢作用，又称生物降解。水中生物降解能力最强的是微生物，其次是植物和动物。水体中的微生物（尤其是细菌）种类繁多、数量巨大、代谢途径多样、代谢速度惊人。在溶解氧充分的情况下，微生物将一部分有机污染物当作食物消耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物，从而实现对有机污染物的降解。生物降解的快慢与有机污染物的数量和性质有关；另外，水体温度、溶解氧的含量、水流状态、风力、天气等条件均对生物降解有影响。

式中 f—— 污染物的迁移通量，kg/（m2·s）；

u—— 水体介质的运动速度，m/s；

C—— 污染物在水体介质中的浓度，kg/m3。

（1）推流迁移是指污染物在水流作用下产生的转移作用，即单位时间内通过单位面积的物质的质量。

（2）分散稀释是指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释。分散的机理有分子扩散、湍流扩散和弥散。

① 分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。分子扩散过程具有各向同性，服从菲克（Fick）第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比。

② 湍流扩散又称为紊流扩散，是指污染物质点之间及污染物质点与水介质之间由于各自不规则的运动而发生的相互碰撞、混合，是在湍流流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于某时段平均值的随机脉动而导致的分散现象。

③ 弥散作用是由于流体的横断面上各点的实际流速分布不均匀所产生的剪切而导致分散的现象。弥散作用可以定义为：由空间各点湍流流速（或其他状态）的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。弥散作用所导致的扩散通量也可以用菲克第一定律来描述。

湖泊中的弥散作用很小，而在流速较大的水体（如河流和河口）中弥散作用很强。

2.转化

转化是指水污染物通过物理、化学和生物作用改变形态或转变成另一种物质的过程。

（1）物理转化是指污染物通过蒸发、凝聚、渗透和吸附等一种或多种物理变化而发生的转化。

（2）化学转化是指污染物通过各种化学反应而发生的转化，如氧化还原反应、水解反应、配位反应、沉淀反应、光化学反应等。

（3）生物转化是指污染物进入生物机体后，在有关酶系统催化下的代谢作用，又称生物降解。水中生物降解能力最强的是微生物，其次是植物和动物。水体中的微生物（尤其是细菌）种类繁多、数量巨大、代谢途径多样、代谢速度惊人。在溶解氧充分的情况下，微生物将一部分有机污染物当作食物消耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物，从而实现对有机污染物的降解。生物降解的快慢与有机污染物的数量和性质有关；另外，水体温度、溶解氧的含量、水流状态、风力、天气等条件均对生物降解有影响。