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河流的生化自净和氧垂曲线模型

有机污染物进入水体后在微生物作用下逐渐氧化分解为无机物质，从而使有机污染物的浓度大大减少的过程就是水体的生化自净作用。

生化自净作用需要消耗水中的溶解氧，所消耗的氧如得不到及时的补充，生化自净过程就要停止，水体水 质就要恶化。因此，生化自净过程实际上包括了氧的消耗(耗氧)和氧的补充(复氧)两方面的作用。

氧的消耗过程主要决定于排入水体的有机污染质的数量，也要考虑排入水体中氨氮的数量，以及废水中无 机性还原物质(如SO32-)的数量。氧的补充和恢复一般有以下两个途径：①大气中的氧向含氧不足(低于饱 和溶解氧)的水体扩散，使水体中的溶解氧增加;②水生植物在阳光照射下进行光合作用放出氧气。

水体中有机污染物的种类繁多，不同污染物的毒性和危害也各不相同，因此，不能仅用水体中某一种或几 种有机污染物的浓度大小来评价水体的污染程度，为此，在前一章中提出可以用一些综合的水质指标，如 生化需氧量BOD 等来反映水体受有机物质污染的水平。BOD 值越高，说明水中有机污染物越多。因此， 水体中有机污染物的生化自净过程，可以用水体的BOD 值随时间的衰减变化规律来反映。

若不考虑硝化作用、底泥的分解、水生植物的光合作用及有机物的沉降作用等，而将有机污染物的自净衰 减过程简化为仅由好氧微生物参加的生化降解反应，并且认为这种反应符合一级反应动力学，那么： 河流接受有机废水后，从受污点至下游各断面的累积耗氧量曲线、累积复氧量曲线和亏氧变化曲线(氧垂曲 线)。受污染前，河水中的溶解氧几乎饱和，亏氧接近于零。在受到污染后，开始时河水中的有机物大量增 加，好氧分解剧烈，耗氧速率超过复氧速率，河水中的溶解氧下降，亏氧量增加。

随着有机物因分解而减少，耗氧速率逐渐减慢，终于等于复氧速率，河水中的溶解氧达到最低点。接着，耗氧速率低于复氧速率，河水溶解氧逐渐回升。最后，河水溶解氧恢复或接近饱和状态。当有机物污染程度超过河流的自净能力时，河流将出现无氧河段，这时开 始厌氧分解，河水出现黑色，产生臭气，河流的氧垂曲线发生中断现象。

氧垂曲线的形状会因排放的有机污染物量、废水和河水的流量、河道的弯曲情况、水流速度等因素而有一 定的差别，例如当河流受到的污染负荷较轻时，最缺氧点距排放口的距离较远，其时的溶解氧浓度也较高; 当河流受到的污染负荷较重时，最缺氧点将很快出现，该点的溶解氧浓度也会很低。

当溶解氧低于4mg/L 时，河道中局部地段的鱼类生长将受到影响，当溶解氧达到零时，河水出现厌氧状态。 这种情况下的氧垂曲线将是一条被横坐标切断的曲线，有时甚至不可能再通过复氧作用而重新出现溶解氧。 这是最严重的水污染状况，此时的水体不仅将鱼虾绝迹，也将丧失一切使用功能。

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