河流水环境修复技术 ppt课件
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▪ 可交换态、有机质结合态、碳酸盐结合态、(铁\锰\铝)氧化物结合态
❖ 主要的传输过程
▪ 吸附与解吸、凝聚与沉积、溶解与沉积
University of Shanghai for Science and Technology
4.重金属离子的迁移转化
❖ 重金属污染物进入天然河流水体后，将很快迁移至底泥沉积 物中。因此底泥是重金属污染物在河流中迁移输送的主要载 体，也是主要归宿。
有机物份额分配系数可通过摇瓶实验法直接测定，或通过与辛醇-水分配系数 （Kow）的关系估算：
Log Koc =0.944 Log Kow-0.485 lgKow=5.00-0.67lg(Sw×103／Mr)
Sw—有机物在水中的溶解度，mg / L； Mr—有机物的分子量。
University of Shanghai for Science and Technology
腐殖质 含羧基（COOH）和 羟基（OH）取代的芳 香烃结构，可通过离 子交换、表面吸附、 螯合络合、絮凝等作 用，固定有机物、重 金属
自然胶体发挥极为重要的作用，为粘土矿物、有机质、活性金属水合氧化 物和二氧化硅的混合物。
有机物质量比仅占2%左右，但是从表面积来看约占90%。 因此沉积物中的有机质与周围环境的离子、有机物和微生物等相互作用起 着主要的作用。 例如：氧化铝颗粒吸附有机质后，等电点从pH=9 下降至5左右，说明沉积 物表面的负电荷与有机质的阴离子基团相关。
1.泥沙对污染物的传输
❖ 吸附作用是决定河水系统中的污染物分布和归属的一个重
要控制机制。
吸附作用
+
沉淀、共沉淀、凝聚、絮凝、胶化和表面络合
❖ 河流可携带大量泥沙和溶解性物质，进行远距离搬运输送。 ❖ 悬移式泥沙对河流污染物的传输起决定性作用。
细颗粒泥沙吸附能力较强，能吸附大量有机污染物和营养盐 细颗粒泥沙传输距离较远
2.有机物的迁移转化
分配系数（Kd） 有机物在沉积物与水之间的分配，往往可用分配系数(Kd)表示：
Kd=Cs /Cw
Cs 、Cw—分别为有机物在固相沉积物中和水中的平衡浓度。
针对类型各异、组分复杂的有机组分, 引入
标化分配系数(Koc)：
Koc = Kd／fOC
Koc——标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数； fOC——沉积物中有机碳的质量分数。
❖ 内部因素：颗粒尺寸、河床结构、河岸材料、植被特征、 河边植被、河谷坡度、河道形态、沉积泥沙的形态等。
❖ 一般来说，沉积物长期处于沉降状态。但在长期暴露或发 生风化以及生物作用下，与沉积物结合的污染物可能会释 放进入环境。
University of Shanghai for Science and Technology
中国七大河流污染程度由重到轻的顺序： 海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江和珠江
河流污染参数
氨氮、化学需氧量、高锰酸盐、五日生化需氧量、溶解氧、挥发酚
河流污染源的分类
根据污染来源：外部污染源、内部污染源 根据排入水体的方式：点污染源和面污染源 根据污染物的类型：物理性污染、化学性污染和生物性污染
污染物在河流中的传输
University of Shanghai for Science and Technology
污染物在河流中的传输
4.重金属离子的迁移转化 ❖ 河流水体中重金属离子的主要来源
▪ 地质自然风化作用 ▪ 矿山开采排放的废水和尾矿 ▪ 金属冶炼和化工过程排放的废水 ▪ 垃圾渗滤液
❖ 重金属在沉积物中的形态
第四章 河流水环境修复技术
1. 河流 2. 河流污染 3. 河流水环境修复概述 4. 河流水环境修复技术
1.背景知识介绍——河流
背景知识介绍——河流
背景知识介绍——河流
河流流域
背景知识介绍——河流水力学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
背景知识介绍——河流泥沙
背景知识介绍——河流生态
背景知识介绍 ——河流生态
① 大型水生植被：浮游类、根生类植物 ② 微型植物：藻类，1-300μm ③ 河流动物：软体动物、蠕动动物、甲壳动物、昆虫、鱼类 ④ 细菌和真菌：存在水流、底泥、石头和植物表面
平均传输距离：细小颗粒10000m/a, 沙子1000m/a, 卵石100m/a
University of Shanghai for Science and Technology
污染物在河流中的传输
❖ 河底积泥也对污染物的储存、迁移和转化起着重 要作用，且受多个因素影响。
❖ 外在因素：地质条件、地貌、土壤类型、气候变化以及河 流管理调度等。
University of Shanghai for Science and Technology
污染物在河流中的传输
3.河床底泥化学变化过程
❖ 底泥成分
▪ 矿物质：各种金属盐、氧化物 ▪ 有机质：天然有机物，如腐殖质(占70-80%)
蛋白类、多糖、脂肪酸和烷烃等(占20-30%)
▪ 流动相：水、气
污染物在河流中的传输
2.有机物的迁移转化 ❖ 当水体条件发生改变是，沉积物中的有机物可能
重新释放进入水相。 ❖ 如：降雨将导致河流有机物含量增加：
▪ 1）降水通过地表浸流将地表污染物冲刷进入河流 ▪ 2）降水径流形成侧向淋溶将土壤表面的水溶性有机物
冲进河道，尽管河水具有一定稀释作用，但大多数情况 下，有机物浓度呈升高变化，尤其是在每年的几次初期 降雨期间，有机负荷比较大。
4.2. 河流污染
由于人类的活动，使得河流中某些物质的浓度增加，当排入河流 概念 中的物质的量超过自净能力对其降解、转化的量，改变了河流原
有生态系统的能量交换和物质循环过程，破坏了河流生态系统的 结构与功能，影响了人类对河流的可持续利用时，便形成了污染
河流污染现状
世界自然基金会2007年3月公布亚洲五在河流已成为世界上遭受 破坏最严重的河流，包括长江、萨尔温江（怒江）、印度河、 恒河、湄公河
污染物在河流中的传输
2.有机物的迁移转化
❖ 实际上，有机化合物在沉积物中的吸着存在着二种主要机理
分配作用
吸附作用
溶解作用， 吸附等温线是线性的
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范德华力，及各种化学键如 氢键、离子偶极键、配位键等
的作用； 吸附等温线是非线性的。
❖ 主要的传输过程
▪ 吸附与解吸、凝聚与沉积、溶解与沉积
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4.重金属离子的迁移转化
❖ 重金属污染物进入天然河流水体后，将很快迁移至底泥沉积 物中。因此底泥是重金属污染物在河流中迁移输送的主要载 体，也是主要归宿。
有机物份额分配系数可通过摇瓶实验法直接测定，或通过与辛醇-水分配系数 （Kow）的关系估算：
Log Koc =0.944 Log Kow-0.485 lgKow=5.00-0.67lg(Sw×103／Mr)
Sw—有机物在水中的溶解度，mg / L； Mr—有机物的分子量。
University of Shanghai for Science and Technology
腐殖质 含羧基（COOH）和 羟基（OH）取代的芳 香烃结构，可通过离 子交换、表面吸附、 螯合络合、絮凝等作 用，固定有机物、重 金属
自然胶体发挥极为重要的作用，为粘土矿物、有机质、活性金属水合氧化 物和二氧化硅的混合物。
有机物质量比仅占2%左右，但是从表面积来看约占90%。 因此沉积物中的有机质与周围环境的离子、有机物和微生物等相互作用起 着主要的作用。 例如：氧化铝颗粒吸附有机质后，等电点从pH=9 下降至5左右，说明沉积 物表面的负电荷与有机质的阴离子基团相关。
1.泥沙对污染物的传输
❖ 吸附作用是决定河水系统中的污染物分布和归属的一个重
要控制机制。
吸附作用
+
沉淀、共沉淀、凝聚、絮凝、胶化和表面络合
❖ 河流可携带大量泥沙和溶解性物质，进行远距离搬运输送。 ❖ 悬移式泥沙对河流污染物的传输起决定性作用。
细颗粒泥沙吸附能力较强，能吸附大量有机污染物和营养盐 细颗粒泥沙传输距离较远
2.有机物的迁移转化
分配系数（Kd） 有机物在沉积物与水之间的分配，往往可用分配系数(Kd)表示：
Kd=Cs /Cw
Cs 、Cw—分别为有机物在固相沉积物中和水中的平衡浓度。
针对类型各异、组分复杂的有机组分, 引入
标化分配系数(Koc)：
Koc = Kd／fOC
Koc——标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数； fOC——沉积物中有机碳的质量分数。
❖ 内部因素：颗粒尺寸、河床结构、河岸材料、植被特征、 河边植被、河谷坡度、河道形态、沉积泥沙的形态等。
❖ 一般来说，沉积物长期处于沉降状态。但在长期暴露或发 生风化以及生物作用下，与沉积物结合的污染物可能会释 放进入环境。
University of Shanghai for Science and Technology
中国七大河流污染程度由重到轻的顺序： 海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江和珠江
河流污染参数
氨氮、化学需氧量、高锰酸盐、五日生化需氧量、溶解氧、挥发酚
河流污染源的分类
根据污染来源：外部污染源、内部污染源 根据排入水体的方式：点污染源和面污染源 根据污染物的类型：物理性污染、化学性污染和生物性污染
污染物在河流中的传输
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污染物在河流中的传输
4.重金属离子的迁移转化 ❖ 河流水体中重金属离子的主要来源
▪ 地质自然风化作用 ▪ 矿山开采排放的废水和尾矿 ▪ 金属冶炼和化工过程排放的废水 ▪ 垃圾渗滤液
❖ 重金属在沉积物中的形态
第四章 河流水环境修复技术
1. 河流 2. 河流污染 3. 河流水环境修复概述 4. 河流水环境修复技术
1.背景知识介绍——河流
背景知识介绍——河流
背景知识介绍——河流
河流流域
背景知识介绍——河流水力学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
背景知识介绍——河流泥沙
背景知识介绍——河流生态
背景知识介绍 ——河流生态
① 大型水生植被：浮游类、根生类植物 ② 微型植物：藻类，1-300μm ③ 河流动物：软体动物、蠕动动物、甲壳动物、昆虫、鱼类 ④ 细菌和真菌：存在水流、底泥、石头和植物表面
平均传输距离：细小颗粒10000m/a, 沙子1000m/a, 卵石100m/a
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污染物在河流中的传输
❖ 河底积泥也对污染物的储存、迁移和转化起着重 要作用，且受多个因素影响。
❖ 外在因素：地质条件、地貌、土壤类型、气候变化以及河 流管理调度等。
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污染物在河流中的传输
3.河床底泥化学变化过程
❖ 底泥成分
▪ 矿物质：各种金属盐、氧化物 ▪ 有机质：天然有机物，如腐殖质(占70-80%)
蛋白类、多糖、脂肪酸和烷烃等(占20-30%)
▪ 流动相：水、气
污染物在河流中的传输
2.有机物的迁移转化 ❖ 当水体条件发生改变是，沉积物中的有机物可能
重新释放进入水相。 ❖ 如：降雨将导致河流有机物含量增加：
▪ 1）降水通过地表浸流将地表污染物冲刷进入河流 ▪ 2）降水径流形成侧向淋溶将土壤表面的水溶性有机物
冲进河道，尽管河水具有一定稀释作用，但大多数情况 下，有机物浓度呈升高变化，尤其是在每年的几次初期 降雨期间，有机负荷比较大。
4.2. 河流污染
由于人类的活动，使得河流中某些物质的浓度增加，当排入河流 概念 中的物质的量超过自净能力对其降解、转化的量，改变了河流原
有生态系统的能量交换和物质循环过程，破坏了河流生态系统的 结构与功能，影响了人类对河流的可持续利用时，便形成了污染
河流污染现状
世界自然基金会2007年3月公布亚洲五在河流已成为世界上遭受 破坏最严重的河流，包括长江、萨尔温江（怒江）、印度河、 恒河、湄公河
污染物在河流中的传输
2.有机物的迁移转化
❖ 实际上，有机化合物在沉积物中的吸着存在着二种主要机理
分配作用
吸附作用
溶解作用， 吸附等温线是线性的
University of Shanghai for Science and Technology
范德华力，及各种化学键如 氢键、离子偶极键、配位键等
的作用； 吸附等温线是非线性的。