水體能夠在其環境容量的範圍以內，通過物理、化學、生物的作用，使排入的污染物質的濃度和毒性隨著時間的推移在向下游流動的過程中自然降低，稱為水體的自淨化作用，即水體自淨化。
基本介紹
- 中文名：水體自淨化
- 外文名： self-purification of water body
- 實質：污染物在水中遷移、轉化和衰減
- 類型：物理自淨、化學自淨、生物自淨
- 特徵：污染物濃度逐漸下降
- 影響因素：水文條件、微生物的種類與數量等
簡介,主要類型,物理自淨化,化學自淨化,生物自淨化,主要特徵,影響因素,水文要素,太陽輻射,底質,水生物和水中微生物,污染物的性質和濃度,
簡介
水體中的污染物在沒有人工淨化的措施的情況下，其濃度隨著時間和空間的推移而逐漸降低，逐漸恢復原有水質的過程即成為水的自淨。實際上，水體自淨化可以看作是污染物在水中的遷移、轉化和衰減變化的過程。
水體自淨化可有如下過程：
（1） 物理自淨--由於水的湍流、渦流、擴散、揮發、沉澱、過濾而使水淨化的過程。
（2） 物理化學淨化--通過溶解氧的作用，水體內發生氧化、還原、化合、分解、中和、絡合、螯合、吸附、凝聚等使水體自淨化的過程。
（3） 生物淨化--通過水體中的微生物對污染物的消解作用，使水體得到淨化的過程。
主要類型
從機制方面講可以將水體自淨分為物理自淨、化學自淨、生物自淨三類。他們往往是同時發生而又相互影響的。
物理自淨化
物理自淨作用主要指的是污染物在水體中的混合稀釋和自然沉澱過程。沉澱作用指的是排入水體的污染物中含有微小的顆粒，如顆粒態的重金屬、蟲卵等由於流速較小而逐漸沉入水底。污染物沉澱對水質來說是淨化，但對底泥來說則污染物反而增加。混合稀釋作用只能降低水中污染物的濃度，不能減少其總量。水體的混合稀釋作用主要由紊動擴散作用、推流作用和離散作用引起。
化學自淨化
氧化還原反應是水體化學淨化的重要作用。流動的水流通過水麵波浪不斷將大氣中的氧氣溶入，氧化其中的污染物，如某些重金屬離子可因氧化而生成難溶物（如鐵、錳等）而沉降析出；硫化物可氧化為硫代硫酸鹽而被淨化。還原作用對水體淨化也有作用，但這類反應多在微生物作用下進行。因天然水體接近中性，左右酸鹼反應在水體中的作用不大。天然水體中含有各種各樣的膠體，如矽、鋁、鐵等的氫氧化物、黏土顆粒和腐殖質等，由於有些微粒具有較大的表面積，另有一些物質本身就是凝聚劑，這就是天然水體所具有的混凝沉澱做用，從而使有些污染物隨著這些作用從水中去除。
生物自淨化
生物自淨的基本過程是水中微生物（尤其是細菌）在溶解氧充分的情況下，將一部分有機污染物當作食餌耗掉，將另一部分有機污染物氧化分解成無害的簡單無機物。影響生物作用的關鍵是：溶解氧的含量、有機污染物的性質、濃度以及微生物的種類、數量等。生物自淨的快慢與有機污染物的數量和性質有關。
主要特徵
廢水或污染物一旦進入水體後，就開始了自淨過程。該過程由弱到強，直到趨於恆定，使水質逐漸恢復到正常水平。全過程的特徵是：
1）進入水體中的污染物，在連續的自淨過程中，總的趨勢是濃度逐漸下降。
2）大多數有毒污染物經各種物理、化學和生物作用，轉變為低毒或無毒化合物。
4）複雜的有機物，如碳水化合物，脂肪和蛋白質等，不論在溶解氧富裕或缺氧條件下，都能被微生物利用和分解。先降解為較簡單的有機物，再進一步分解為二氧化碳和水。
5）不穩定的污染物在自淨過程中轉變為穩定的化合物。如氨轉變為亞硝酸鹽，再氧化為硝酸鹽。
6）在自淨過程的初期，水中溶解氧數量急劇下降，到達最低點後又緩慢上升，逐漸恢復到正常水平。
7）進入水體的大量污染物，如果是有毒的，則生物不能棲息，如不逃避就要死亡，水中生物種類和個體數量就要隨之大量減少。隨著自淨過程的進行，有毒物質濃度或數量下降，生物種類和個體數量也逐漸隨之回升，最終趨於正常的生物分布。進入水體的大量污染物中，如果含有機物過高，那么微生物就可以利用豐富的有機物為食料而迅速的繁殖，溶解氧隨之減少。隨著自淨過程的進行，使纖毛蟲之類的原生動物有條件取食於細菌，則細菌數量又隨之減少；而纖毛蟲又被輪蟲、甲殼類吞食，使後者成為優勢種群。有機物分解所生成的大量無機營養成分，如氮、磷等，使藻類生長旺盛，藻類旺盛又使魚、貝類動物隨之繁殖起來。
影響因素
水體的自淨能力是有限的，如果排入水體的污染物數量超過某一界限時，將造成水體的永久性污染，這一界限稱為水體的自淨容量或水環境容量。影響水體自淨的因素很多，其中主要因素有：受納水體的地理、水文條件、微生物的種類與數量、水溫、復氧能力以及水體和污染物的組成、污染物濃度等。
水文要素
流速、流量直接影響到移流強度和紊動擴散強度。流速和流量大，不僅水體中污染物濃度稀釋擴散能力隨之加強，而且水汽界面上的氣體交換速度也隨之增大。河流中流速和流量有明顯的季節變化，洪水季節，流速和流量大，有利於自淨；枯水季節，流速和流量小，給自淨帶來不利。
水溫不僅直接影響到水體中污染物質的化學轉化的速度，而且能通過影響水體中微生物的活動對生物化學降解速度產生影響，隨著水溫的增加，BOD（生物耗氧量）的降低速度明顯加快。但水溫高卻不利於水體富氧。深潭-急流-沙（河）灘是天然河道的一種基本結構單元，分析認為，深潭-急流-沙（河）灘系統由於結構單元不同的環境異質性，水體的自淨作用會增強。對其進行採樣分析，測定其水質指標，檢驗典型自然河道形態結構對水體自淨的影響，為河流生態修復提供理論依據。結果表明：赤水河深潭水體中總氮、硝酸鹽氮、氨氮濃度大於急流，而溶解氧BOD5、COD、總磷濃度表現為急流大於深潭。方差分析表明，深潭-急流總氮、BOD5濃度在枯水期和豐水期均差異不顯著，枯水期深潭-急流硝酸鹽氮、氨氮、溶解氧、總磷濃度差異極顯著（P<0.01, n=9），豐水期深潭-急流硝酸鹽氮、氨氮、溶解氧、總磷濃度差異均不顯著。就採樣時期來看，總氮、硝酸鹽氮、氨氮、溶解氧、BOD5、COD濃度均表現為枯水期大於豐水期，而總磷濃度表現為豐水期大於枯水期。以上結果表明，水體在經過深潭-急流-沙（河）灘這一結構單元時水質會有差異，河流中不斷重複出現的深潭-急流-沙（河）灘系統能有效的改善河流水質，提高水體的自淨能力。
太陽輻射
底質
底質能富集某些污染物質。河水與河床基岩和沉積物也有一定物質交換過程。這兩方面都可能對河流的自淨作用產生影響。例如河底若有鉻鐵礦露頭，則河水中含鉻可能較高；又如汞易被吸附在泥沙上，隨之沉澱而在底泥中累積，雖較穩定，但在水與底泥界面上存在十分緩慢的釋放過程，使汞重新回到河水中，所謂形成二次污染。此外，底質不同，底棲生物的種類和數量不同，對水體自淨作用的影響也不同。以松木片、透水磚、釉面瓷磚、礫石、生態磚、乾砌石、漿砌石和蜂巢格賓為研究對象，結合室內模擬和野外觀測，定量研究了河岸河床材料對河流自淨能力的影響，並從微生物的生物量、多樣性和酶活性三方面，探討了產生這種影響的內在機理。
水生物和水中微生物
水中微生物對污染物有生物降解作用。某些水生物對污染物有富集作用，這兩方面都能減低水中污染物的濃度。因此，若水體中能分解污染物質的微生物和能富集污染物質的的水生物品種多、數量大，對水體自淨過程較為有利。
