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河流的生化自凈和氧垂曲線模型

有機污染物進入水體后在微生物作用下逐漸氧化分解為無機物質，從而使有機污染物的濃度大大減少的過程就是水體的生化自凈作用。

生化自凈作用需要消耗水中的溶解氧，所消耗的氧如得不到及時的補充，生化自凈過程就要停止，水體水 質就要惡化。因此，生化自凈過程實際上包括了氧的消耗(耗氧)和氧的補充(復氧)兩方面的作用。

氧的消耗過程主要決定于排入水體的有機污染質的數量，也要考慮排入水體中氨氮的數量，以及廢水中無 機性還原物質(如SO32-)的數量。氧的補充和恢復一般有以下兩個途徑：①大氣中的氧向含氧不足(低于飽 和溶解氧)的水體擴散，使水體中的溶解氧增加;②水生植物在陽光照射下進行光合作用放出氧氣。

水體中有機污染物的種類繁多，不同污染物的毒性和危害也各不相同，因此，不能僅用水體中某一種或幾 種有機污染物的濃度大小來評價水體的污染程度，為此，在前一章中提出可以用一些綜合的水質指標，如 生化需氧量BOD 等來反映水體受有機物質污染的水平。BOD 值越高，說明水中有機污染物越多。因此， 水體中有機污染物的生化自凈過程，可以用水體的BOD 值隨時間的衰減變化規律來反映。

若不考慮硝化作用、底泥的分解、水生植物的光合作用及有機物的沉降作用等，而將有機污染物的自凈衰 減過程簡化為僅由好氧微生物參加的生化降解反應，并且認為這種反應符合一級反應動力學，那么： 河流接受有機廢水后，從受污點至下游各斷面的累積耗氧量曲線、累積復氧量曲線和虧氧變化曲線(氧垂曲 線)。受污染前，河水中的溶解氧幾乎飽和，虧氧接近于零。在受到污染后，開始時河水中的有機物大量增 加，好氧分解劇烈，耗氧速率超過復氧速率，河水中的溶解氧下降，虧氧量增加。

隨著有機物因分解而減少，耗氧速率逐漸減慢，終于等于復氧速率，河水中的溶解氧達到最低點。接著，耗氧速率低于復氧速率，河水溶解氧逐漸回升。最后，河水溶解氧恢復或接近飽和狀態。當有機物污染程度超過河流的自凈能力時，河流將出現無氧河段，這時開 始厭氧分解，河水出現黑色，產生臭氣，河流的氧垂曲線發生中斷現象。

氧垂曲線的形狀會因排放的有機污染物量、廢水和河水的流量、河道的彎曲情況、水流速度等因素而有一 定的差別，例如當河流受到的污染負荷較輕時，最缺氧點距排放口的距離較遠，其時的溶解氧濃度也較高; 當河流受到的污染負荷較重時，最缺氧點將很快出現，該點的溶解氧濃度也會很低。

當溶解氧低于4mg/L 時，河道中局部地段的魚類生長將受到影響，當溶解氧達到零時，河水出現厭氧狀態。 這種情況下的氧垂曲線將是一條被橫坐標切斷的曲線，有時甚至不可能再通過復氧作用而重新出現溶解氧。 這是最嚴重的水污染狀況，此時的水體不僅將魚蝦絕跡，也將喪失一切使用功能。

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