2.6.2河流水體自凈機理
1.河流水體的自凈過程
受污染的河流經(jīng)過物理、化學和生物等方面的作用，使污染物濃度降低或轉化，水體恢復到原有的狀態(tài)這種現(xiàn)象稱為水體自凈。水體自凈機理包括物理作用、化學作用以及生物作用。
（1）物理凈化作用
污水或污染物排于水體之后，可沉淀固體逐漸沉至水底形成底泥，懸浮膠體和溶解性污染物則因混合擴散稀釋而逐漸降低其在水中的濃度。污水排入河流的混合過程主要包括三個階段：
①豎向混合階段；
②橫向混合階段；
③段面充分混合后階段。
（2）化學凈化作用
是指污染物質由于氧化、還原、分解等作用而使河水中的污染物質濃度降低的過程。水體中通過多種化學或物理化學作用能去除水中的污染物。
（3）生物凈化作用
由于水中生物活動，尤其是水中微生物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質濃度降低的過程稱為生物凈化作用。生物化學作用后，最終使有機物無機化，由有害向無害轉化。
2.河流水體的自凈模型
（1）混合稀釋模型
（2）氧垂曲線模型
排入河水中的有機物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的DO使河水虧氧，另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，會使DO逐步增加直至得到恢復，所以耗氧與復氧是同時進行的氧垂曲線分為三段：第一段耗氧速度大于復氧速度，水中的DO含量急劇下降，虧氧量增加，直到耗氧速率等于復氧速率。第二段，復氧速率開始超過耗氧速率，水中DO含量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉折點。第三段，從轉折點后，DO含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直到恢復到排污點前的狀態(tài)。
2.6.3流域水污染防治的基本方法
流域水污染防治是以某一水系流域作為污染防治對象，通過法制、行政管理、經(jīng)濟和工程技術等方面的綜合性措施，有效而經(jīng)濟地防治全流域區(qū)域內的污染，使其恢復或保持良好的水環(huán)境質量和水資源的正常使用價值。流域水污染防治的內容主要包括以下幾個方面：
1.水體水質評價
通過對水體的水質評價能夠判斷水體被污染的程度，為制定流域水污染防治方案提供科學依據(jù)，根據(jù)監(jiān)測取得的大量資料，對水體的水質作出綜合性的定量評價。
2.水體水質預測
在環(huán)境影響評價中非常重要，可以為流域水污染防治的規(guī)劃與控制提供科學的決策依據(jù)，從而為優(yōu)化污染防治的資金投入服務。
水體水質預測包括廢水量的預測和污染物排放量預測，預測方法有水質相關法和水質模型法。
3.污染物總量控制
首先要調查流域內的污染現(xiàn)狀和規(guī)律，計算出水體的自凈容量，即水體對某一污染物在相應水質標準限值時的極限容納量，進而確定各種污染物的允許排放總量，然后對流域內的污染源通過不同治理方案技術、經(jīng)濟的比較，確定出的治理方案。
4.綜合管理措施
應依靠管理，從法律、行政、經(jīng)濟和宣傳四大方面著手，做好全流域的水污染防治工作。其管理措施主要包括：
（1）加強立法，嚴格執(zhí)法；
（2）行政措施，落到實處；
（3）大力節(jié)水，提高效益；
（4）宣傳教育，重在堅持。
2.6.4水體生態(tài)修復的基本原理
水體生態(tài)修復是指利用生態(tài)學的原理，使污染水體恢復到未污染狀態(tài)所采用的技術。其特點是充分發(fā)揮現(xiàn)有水利工程的作用，綜合利用流域內的濕地、灘涂、水塘和堤坡等自然資源及人工合成材料，對天然水域自恢復能力和自凈能力進行強化。
1.物理凈化法
是采用物理的、機械的方法對污染水體進行人工凈化，其工藝設備簡單、易于操作。
（1）引水稀釋
是通過工程調水對污染水體進行稀釋，使水體在短時間內達到相應的水質標準。該方法能增加流速，使水體中氧的濃度增加，使水生微生物、動植物的數(shù)量和各類也相應增加，從而達到凈化水質的目的。缺點是對引水水域和引入水水域又有一定的負面影響，可能會導致兩個水域的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。
（2）底泥疏浚
河流、湖泊底泥中含有大量的有機物和氮磷營養(yǎng)鹽，在一定條件下會從底泥中溶出使水質惡化。對沉積嚴重的河段和湖泊進行底泥疏?？苫謴秃恿骱秃吹恼９δ?。
2.化學凈化法
通過向污染水體投加化學藥劑，使藥劑與污染物質發(fā)生化學反應，從而達到去除水體中污染物的目的。
3.生物凈化法
利用天然本中的微生物氧化分解有機物，通過人工措施來創(chuàng)造更有利于微生物生長和繁殖的環(huán)境，從而可提高對污染水體有機物的降解效率，有投菌法、生物膜技術和曝氣充氧技術等。
（1）投菌法可以采用生物試劑添加技術和固定化酶等。
（2）生物膜技術
是以天然材料或人工材料為載體，利用在其表面形成的生物膜對污染水體進行凈化。
（3）曝氣充氧技術
是用人工方法向河道中充入空氣，加速水體復氧過程，從而改善河流的水質狀況。
4.自然凈化法
是根據(jù)仿生學原理，并通過恢復水體自凈功能降解污染物質的一種方法，該方法強調人與自然的和諧統(tǒng)一，因而成為當前國內外水體生態(tài)修復研究的重點。
（1）穩(wěn)定塘與水生植物塘
（2）人工濕地凈化技術
主要是利用土壤-微生物-植物生態(tài)系統(tǒng)的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能使河流水質得到不同程度的改善。
（3）土地處理技術
利用土壤和植物系統(tǒng)的吸附、過濾和凈化作用達到凈化的目的。
（4）人工生態(tài)浮島
（5）魚類控制技術
1.河流水體的自凈過程
受污染的河流經(jīng)過物理、化學和生物等方面的作用，使污染物濃度降低或轉化，水體恢復到原有的狀態(tài)這種現(xiàn)象稱為水體自凈。水體自凈機理包括物理作用、化學作用以及生物作用。
（1）物理凈化作用
污水或污染物排于水體之后，可沉淀固體逐漸沉至水底形成底泥，懸浮膠體和溶解性污染物則因混合擴散稀釋而逐漸降低其在水中的濃度。污水排入河流的混合過程主要包括三個階段：
①豎向混合階段；
②橫向混合階段；
③段面充分混合后階段。
（2）化學凈化作用
是指污染物質由于氧化、還原、分解等作用而使河水中的污染物質濃度降低的過程。水體中通過多種化學或物理化學作用能去除水中的污染物。
（3）生物凈化作用
由于水中生物活動，尤其是水中微生物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質濃度降低的過程稱為生物凈化作用。生物化學作用后，最終使有機物無機化，由有害向無害轉化。
2.河流水體的自凈模型
（1）混合稀釋模型
（2）氧垂曲線模型
排入河水中的有機物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的DO使河水虧氧，另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，會使DO逐步增加直至得到恢復，所以耗氧與復氧是同時進行的氧垂曲線分為三段：第一段耗氧速度大于復氧速度，水中的DO含量急劇下降，虧氧量增加，直到耗氧速率等于復氧速率。第二段，復氧速率開始超過耗氧速率，水中DO含量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉折點。第三段，從轉折點后，DO含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直到恢復到排污點前的狀態(tài)。
2.6.3流域水污染防治的基本方法
流域水污染防治是以某一水系流域作為污染防治對象，通過法制、行政管理、經(jīng)濟和工程技術等方面的綜合性措施，有效而經(jīng)濟地防治全流域區(qū)域內的污染，使其恢復或保持良好的水環(huán)境質量和水資源的正常使用價值。流域水污染防治的內容主要包括以下幾個方面：
1.水體水質評價
通過對水體的水質評價能夠判斷水體被污染的程度，為制定流域水污染防治方案提供科學依據(jù)，根據(jù)監(jiān)測取得的大量資料，對水體的水質作出綜合性的定量評價。
2.水體水質預測
在環(huán)境影響評價中非常重要，可以為流域水污染防治的規(guī)劃與控制提供科學的決策依據(jù)，從而為優(yōu)化污染防治的資金投入服務。
水體水質預測包括廢水量的預測和污染物排放量預測，預測方法有水質相關法和水質模型法。
3.污染物總量控制
首先要調查流域內的污染現(xiàn)狀和規(guī)律，計算出水體的自凈容量，即水體對某一污染物在相應水質標準限值時的極限容納量，進而確定各種污染物的允許排放總量，然后對流域內的污染源通過不同治理方案技術、經(jīng)濟的比較，確定出的治理方案。
4.綜合管理措施
應依靠管理，從法律、行政、經(jīng)濟和宣傳四大方面著手，做好全流域的水污染防治工作。其管理措施主要包括：
（1）加強立法，嚴格執(zhí)法；
（2）行政措施，落到實處；
（3）大力節(jié)水，提高效益；
（4）宣傳教育，重在堅持。
2.6.4水體生態(tài)修復的基本原理
水體生態(tài)修復是指利用生態(tài)學的原理，使污染水體恢復到未污染狀態(tài)所采用的技術。其特點是充分發(fā)揮現(xiàn)有水利工程的作用，綜合利用流域內的濕地、灘涂、水塘和堤坡等自然資源及人工合成材料，對天然水域自恢復能力和自凈能力進行強化。
1.物理凈化法
是采用物理的、機械的方法對污染水體進行人工凈化，其工藝設備簡單、易于操作。
（1）引水稀釋
是通過工程調水對污染水體進行稀釋，使水體在短時間內達到相應的水質標準。該方法能增加流速，使水體中氧的濃度增加，使水生微生物、動植物的數(shù)量和各類也相應增加，從而達到凈化水質的目的。缺點是對引水水域和引入水水域又有一定的負面影響，可能會導致兩個水域的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。
（2）底泥疏浚
河流、湖泊底泥中含有大量的有機物和氮磷營養(yǎng)鹽，在一定條件下會從底泥中溶出使水質惡化。對沉積嚴重的河段和湖泊進行底泥疏?？苫謴秃恿骱秃吹恼９δ?。
2.化學凈化法
通過向污染水體投加化學藥劑，使藥劑與污染物質發(fā)生化學反應，從而達到去除水體中污染物的目的。
3.生物凈化法
利用天然本中的微生物氧化分解有機物，通過人工措施來創(chuàng)造更有利于微生物生長和繁殖的環(huán)境，從而可提高對污染水體有機物的降解效率，有投菌法、生物膜技術和曝氣充氧技術等。
（1）投菌法可以采用生物試劑添加技術和固定化酶等。
（2）生物膜技術
是以天然材料或人工材料為載體，利用在其表面形成的生物膜對污染水體進行凈化。
（3）曝氣充氧技術
是用人工方法向河道中充入空氣，加速水體復氧過程，從而改善河流的水質狀況。
4.自然凈化法
是根據(jù)仿生學原理，并通過恢復水體自凈功能降解污染物質的一種方法，該方法強調人與自然的和諧統(tǒng)一，因而成為當前國內外水體生態(tài)修復研究的重點。
（1）穩(wěn)定塘與水生植物塘
（2）人工濕地凈化技術
主要是利用土壤-微生物-植物生態(tài)系統(tǒng)的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能使河流水質得到不同程度的改善。
（3）土地處理技術
利用土壤和植物系統(tǒng)的吸附、過濾和凈化作用達到凈化的目的。
（4）人工生態(tài)浮島
（5）魚類控制技術