有機磷農藥汙染

[拼音]：shuiti zijing

[英文]：self-purification of water body

廣義的是指受汙染的水體由於物理、化學、生物等方面的作用，使汙染物濃度逐漸降低，經一段時間後恢復到受汙染前的狀態；狹義的是指水體中微生物氧化分解有機汙染物而使水質淨化的作用。

水體自淨能力是有限度的。研究水體自淨，就是要探索水體自淨的規律，正確計算和評價水體的自淨能力，依據最優化設計方案確定所排入汙水必須處理的程度，達到有效防止水體汙染的目的。

影響水體自淨過程的因素很多，主要有:河流、湖泊、海洋等水體的地形和水文條件；水中微生物的種類和數量；水溫和復氧（大氣中的氧接觸水面溶入水體）狀況；汙染物的性質和濃度等。

水體自淨機理包括沉澱、稀釋、混合等物理過程，氧化還原、分解化合、吸附凝聚等化學和物理化學過程以及生物化學過程。各種過程同時發生，相互影響，並相互交織進行。一般說來，物理和生物化學過程在水體自淨中佔主要地位。

物理淨化過程

汙水或汙染物排入水體後，可沉性固體逐漸沉至水底形成汙泥。懸浮體、膠體和溶解性汙染物則因混合稀釋而逐漸降低濃度。汙水稀釋的程度用稀釋比表示。對河流來說，即參預混合的河水流量與汙水流量之比。汙水排入河流須經相當長的距離才能達到完全混合，因此這一比值是變化的。達到完全混合的時間受許多因素的影響，主要有：稀釋比，河流水文條件和汙水排放口的位置和型式。在湖泊、水庫、海洋中影響汙水稀釋的因素還要加上水流方向、風向和風力、水溫和潮汐等。

化學淨化過程

化學淨化過程中化學反應的產生和進行取決於汙水和水體的具體狀況。如在一定條件下，水體中難溶性硫化物可以氧化為易溶性的硫酸鹽；可溶的二價鐵、錳的化合物可轉化為幾乎不溶解的三價鐵、四價錳的氫氧化物而沉澱下來。又如水體中矽、鋁氧化物膠體或蒙脫土、高嶺土一類膠體物質，能吸附各種陽離子或陰離子而與汙染物凝聚並沉澱。

生物淨化過程

懸浮和溶解於水體中的有機汙染物，在有溶解氧時會因需氧微生物作用，氧化分解為簡單的、穩定的無機物，如二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等，使水體得到淨化。在這過程中，要消耗一定量的溶解氧。溶解氧除水體中原有的以外，主要來自水面復氧和水體中水生植物光合作用。這個過程中，復氧和耗氧同時進行。溶解氧的變化狀況反映了水體中有機汙染物淨化的過程，因而可把溶解氧作為水體自淨的標誌。溶解氧的變化可用氧垂曲線表示。如圖所示，a為有機物分解的耗氧曲線，b為水體復氧曲線，c為氧垂曲線，最低點Cp為最大缺氧點。若Cp點的溶解氧量大於有關規定的量，說明從溶解氧的角度看，汙水的排放未超過河段的自淨能力。若排入有機汙染物過多，超過河流的自淨能力，則Cp點低於規定的最低溶解氧含量，甚至在排放點下的某一段會出現無氧狀態，此時氧垂曲線中斷，水體失去自淨能力。在無氧情況下，水中有機物因厭氧微生物作用進行厭氧分解，產生硫化氫、甲烷等，水質變壞，腐化發臭。

關於河流中水體自淨過程，各國學者進行了大量的研究工作並提出了數學模式。其中比較著名的是斯特里特-費爾普斯公式：

式中Dt為汙染物分解t日後水中溶解氧不足飽和的量，即t日時的虧氧量（毫克/升）；La為排放點汙水和河水混合液中有機汙染物濃度（毫克/升）;Da為汙水排放點的虧氧量（毫克/升）;K1、K2分別為耗氧和復氧速率常數，隨水溫變化。只要測得河流有關常數K1、K2和始點的Da，即可按不同汙染物的排入量求出不同河段的虧氧量。但由於存在水體內植物的光合作用和底泥分解等因素，實際情況與計算結果常有出入。因此還提出了一些考慮了光合作用產氧、底泥有機物耗氧、氨氮硝化耗氧等因素的數學模式。

水體存在的生物群可反映河流自淨的程序。河流被汙染時，對汙染敏感的蜉蝣稚蟲、鮭魚、矽藻就會消失，而真菌、泥蠕蟲和某些藍、綠藻則佔優勢。經過自淨作用水質恢復潔淨，水生生物群落結構也隨之變化，因此，可用水生生物群落結構來判斷和評價水體自淨的狀況。

20世紀70年代以來，利用水生生物群落結構的變化來評價水體汙染情況，成為一個活躍的研究領域。在研究過程中，還引用了水汙染生物指數和生物種的多樣性指數等數學手段。

水體自淨是環境科學中的重要研究課題，同水體汙染的研究密切相關。建立關於水體自淨過程規律的通用數學模式將有助於控制水體汙染。對不同水體進行考察並掌握各種水體的自淨規律，就能充分利用水體自淨能力，減輕人工處理汙染的負擔，保證水體不受汙染，並據此安排合理的生產佈局和以最經濟的方法控制和治理汙染源。

參考書目

Г.Л.扎克著，胡杰勳譯：《水體自淨》，中國工業出版社，北京，1960。