第3.3节 污染物在水中的扩散

水污染物迁移与转化机制水是人类生活中不可或缺的重要资源，然而随着工业化和城市化进程的加速，水污染问题日益严重。

了解水污染物的迁移与转化机制，对于有效治理和预防水污染具有重要意义。

本文将就水污染物的迁移和转化机制进行探讨。

一、水污染物的迁移机制水污染物在环境中的迁移主要受到水体中的流动和扩散过程的影响。

在流动过程中，水污染物会随水流的运动而发生迁移，同时还受到沉积、悬浮和离解等过程的影响。

1.1 水流对污染物迁移的影响水的流动对于污染物的迁移具有重要作用。

在自然界中，水通常以河流、湖泊和海洋等形式存在。

当污染物排放至水体中后，流动的水会将其带走，使其迁移到不同的地点。

1.2 沉积作用对污染物迁移的影响沉积作用是指污染物在水体中沉积和积聚的过程。

在流动的河流或湖泊中，水流速度变化会导致沉积和悬浮物质的分离，从而影响污染物在水体中的迁移。

1.3 悬浮作用对污染物迁移的影响悬浮作用是指水中悬浮物质对污染物迁移的影响。

水中的悬浮物质能够吸附并携带污染物，使其一同迁移。

随着悬浮物质的沉降或被沉积物吸附，污染物也会发生迁移。

1.4 离解作用对污染物迁移的影响离解作用是指溶解在水中的污染物对迁移的影响。

溶解在水中的污染物会随着水流的运动，通过扩散和对流作用来迁移。

离解作用会影响污染物在水体中的有效浓度和迁移速率。

二、水污染物的转化机制水污染物的转化是指在水环境中，污染物经过化学、生物、物理等过程发生转变的过程。

水污染物的转化机制对于水体的净化和环境的修复至关重要。

2.1 化学转化化学转化是指水污染物在水环境中经过化学反应发生转变的过程。

例如，水中的有机物质可以通过氧化反应转化为二氧化碳和水，重金属离子可以发生沉淀反应沉积到底泥中。

2.2 生物转化生物转化是指水污染物在水环境中通过生物代谢过程发生转变的过程。

微生物在水中扮演着重要的角色，它们可以通过降解有机物质和吸收重金属等方式来转化水污染物。

2.3 物理转化物理转化是指水污染物在水环境中通过物理过程发生转变的过程。

1）水体污染与自净水体污染(water body pollution)：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。

水体自净(self-purification of water body)广义的是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。

影响水体净化过程的因素很多，主要有河流、湖泊、海洋等水体的地形和水文条件，水中微生物的种类和数量，水温和复氧状况，污染物的性质和浓度等。

水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。

各种过程可同时发生、相互影响。

水体自净作用可分为三类：(1)物理自净。

污染物进入水体后，不溶性固体逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。

(2)化学自净。

污染物进入水体后，经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。

如在一定条件下水中难溶性硫化物可以氧化为易溶性的硫酸盐。

(3)生物自净。

在生物的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻、直至消失。

例如，悬浮和溶解在水体中的有机污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解为简单、稳定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体得到净化。

一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。

对有机物来说，生物自净作用是最重要的。

水体自净作用可以在同一介质中进行，也可在不同介质之间进行。

例如，河水自净过程大致如下：当污水进入河流之后，首先是混合稀释、扩散，以及反应生成的沉淀物质和吸附有污染物的固体沉入水底，使水中污染物浓度下降；水的最终净化主要靠微生物的作用。

微生物把污染物质作为营养源，通过生物化学过程，把复杂化合物变成简单化合物，最终产物是二氧化碳、水等无机物。

污染物在河流水体中的分散作用污染物在河流水体中的分散作用是指污染物在水中的扩散和混合过程。

当污染物释放到河流水体中时，它们往往会受到水流、风力、热对流和湍流等力的影响，使得污染物随着水体的流动而分散扩散。

这种分散作用是河流自然流动的结果，能够起到降低污染浓度、减少对生态环境造成的危害的作用。

首先，污染物的物理化学性质对其在水体中的分散作用起到重要的影响。

污染物的溶解度、挥发性、密度和粒径等特征将直接影响到其在水体中的转移和扩散。

溶解度高的污染物容易通过热对流和湍流等作用加快在水体中的扩散速度，挥发性物质则容易通过气-液界面的传质转移进入大气中。

此外，污染物的密度和粒径也会影响到其对流的性质，密度较大和粒径较小的污染物更容易受到沉降和沉积作用的影响。

其次，河流水动力学特征是影响污染物分散作用的关键因素之一、河流水体具有复杂的流动特征，水流速度和流向会受到地形、水深和水位等因素的影响，因此水流对污染物的迁移扩散起着重要的作用。

水流速度较快的河段会加快污染物的扩散速度，而水流速度较慢的河段则容易形成一些污染物的沉积和聚集。

此外，河流水体的曲流、涡流和滞流等水动力学现象也会对污染物的分散作用产生一定的影响。

其次，环境气象条件也会影响到污染物在河流水体中的分散作用。

风力和气象条件的变化会影响到河流水体的表面扩散和气-水界面的传质转移。

风力使得污染物容易插入水体中的气泡和涡流之中，增加污染物与水体之间的接触面积，加快扩散速度。

同时，温度和湿度等气象条件的变化也会影响到水体中污染物的溶解度和挥发性，从而间接影响到其分散作用的速率。

最后，河流水体水力条件也是影响污染物分散作用的因素之一、水体的水力条件直接影响到水体中污染物的运动方式和速率。

例如，河流中存在的滞销流现象会导致污染物在水体中扩散速度的降低，造成其在特定河段内的累积。

综上所述，污染物在河流水体中的分散作用是由多种因素共同作用的结果。

了解和掌握这些因素对污染物分散作用的影响是研究和管理河流水体污染的重要内容。

第3章生态系统和生物圈第3节维护生态系统的稳定一、教学目标1.生命观念：领会生态系统具有一定的自我调节能力，描述生态系统的相对稳定，阐明生态系统的自我调节能力是有限的。

2.科学思维：分析图片资料，进一步练习读图、观察和分析的能力，尝试案例分析，初步提高数据解读和以数据为基础进行理性思维的能力。

3.情感态度与价值观：热爱大自然，理解人与自然和谐发展的意义，爱护生物，提高环境保护意识，关注与生物学有关的社会问题，具有社会责任感，通过人与生态系统之间的相互影响，相互作用，初步形成辩证唯物主义观点。

二、教学重点和难点1.教学重点：理解生态系统的自我调节能力是有限的。

学会合理利用自然资源，保障生态安全。

2.教学难点：理解生态系统的自我调节能力是有限的。

学会合理利用自然资源，保障生态安全。

三、教学设计思路教学设计致力于通过多维度的教学活动，引导学生深入探索生态系统内部复杂而精细的自我调节机制。

首先，从生态系统的基本概念出发，简述其组成要素与结构特点，为学生构建一个宏观的生态系统框架。

随后，引入自我调节的概念，解释它是如何使生态系统在面对外界干扰时保持相对稳定与平衡的能力。

为了让学生更直观地理解生态系统的自我调节，采用案例分析法，选取典型的生态系统案例，如热带雨林、草原等，详细剖析其内部的正反馈与负反馈机制。

通过动画模拟、图表展示等多媒体手段，展示生态系统在面临不同干扰时如何通过物种间的相互作用、能量流动和物质循环等过程进行自我调节，恢复平衡。

在教学过程中，注重培养学生的批判性思维与问题解决能力。

通过小组讨论、角色扮演等活动，引导学生深入探究生态系统自我调节的复杂性与多样性，鼓励他们提出自己的观点与见解。

同时，引导学生思考人类活动对生态系统自我调节能力的影响，培养他们的环保意识与责任感。

最后，在教学总结阶段，引导学生回顾本次学习的关键概念与核心观点，强调生态系统自我调节的重要性与脆弱性，鼓励学生将所学知识应用于实际生活中，为保护生态环境贡献自己的力量。