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国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库

《水环境化学》教案

知识点水体的自净作用学时1学时

教学

水体自净的概念和分类（物理净化作用、化学净化作用、生物化学净化作用）

内容

教学水体自净的概念

教学难点氧垂曲线

重点生物化学净化作用

（1）吴吉春.水环境化学[M].北京：水利水电出版社，2009

参考（2）王红云，赵连俊.环境化学[M].北京：化学工业出版社，2004

资料（3）王凯雄.水化学[M].北京：化学工业出版社，2001

（4）窦明等.水环境学[M].北京：中国水利水电出版社，2014

污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓

度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净

或水体净化。水体所具备的这种能力称为水体自净能力或自净容量。若污染物的数量

超过水体的自净能力就会导致水体污染。

一、水体的自净作用

水体自净过程非常复杂，按机理可分为3类：①物理净化作用：水体中的污染物

通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减；②化学净化作用：水体中

的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚(属物理化学作用)等过程，

使存在形态发生变化及浓度降低，但总量不减；③生物化学净化作用：水体中的污染

物通过水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化，

有害物无害化，浓度降低，总量减少。可见，生物化学净化作用是水体自净的主要原

因。

1.物理净化作用

物理净化作用见图1所示。

物理净化是最直接的一种净化方式，指污染物在水体中稀释、扩散、混合、沉

淀、挥发等物理作用使污染度降低的过程。稀释即污染物浓度高的水体进入污染物浓

度低的水体而使污染浓度降低。沉淀和混合则是污染物中的可沉淀性固体在水流相对

稳定的地点进行沉淀形成污泥，与水体中的悬浮物等混合，而使污染物浓度降低的过

程。物理自净能力的强弱取决于水体的物理条件：温度、流速、流量、污染物的密度、

粒度等。

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图1水体的物理净化作用过程图

2.化学净化作用

化学净化则是一种比较复杂的过程，其中要经过氧化还原反应、酸碱中和反应、

吸附与凝聚等方法来降低水体污染浓度，而使水体得到净化。水体在不停的运动中，

其表面会从空气中融入氧，使水体中的金属离子（如Fe、Mn等）与其发生氧化还原

反应，形成化合物而沉淀。污染物中的酸性物质与碱性物质接触，发生酸碱中和反应，

从而降低污染物浓度。影响化学自净的环境条件有：酸碱度、氧化还原电势、温度、

化学组成、污染物的化学性质等。

3.生物化学净化作用

生物净化是水体自净过程中最重要也是最活跃的净化过程。水体中有许多水生

生物，大到看得见的鱼虾，小到肉眼看不见的微生物，如菌类。当污染物进入水体后，

水生生物会把有机物转变为无机物，而含有N、P、K的无机物又是水生植物的天然

养料，使其大量繁殖，而水生植物又会被水生生物所食，如此反复循环，从而使污染

物浓度降低，起到净化作用。生物净化与生物种类、环境的水热条件和供养状况有关。

图2为水体生物化学净化过程示意图。

以含氨有机物为例，在有溶解氧存在的条件下，经好氧菌作用被氧化分解成铵

NH+，氨NH、HO和CO。NH+与NH在亚硝化菌作用下，被氧化成亚硝酸盐NO-，

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再在硝化菌作用下，被氧化成硝酸盐NO3-。被消耗掉的溶解氧，由水面复氧得到补

充。可沉物沉淀后形成的有机底泥，由于底部缺氧，在厌氧细菌的作用下被分解为

NH、CH、CO及少量HS等气体。这些气体部分游离于水体中，大部分泄入大气。

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