2011年环评师辅导知识：海水中污染物的混合扩散

   排放到海洋中的污水，一般是含有各种污染物的淡水。它的密度都比海水小，入海后一面与海水混合而稀释，一面在海面向四周扩展。图6-2给出了污水入海后混合扩散的一个剖面。反映弱混合海域，即潮汐较小，潮流不大，垂直混合较弱海域的扩散状况。
　　
        从图6-2中可以看出，排放到海中的污水浮在海洋表层向外扩展，它的稀释是海水通过它的底面逐渐混入到污水中进行的。随着离排污口距离的增加，稀释倍数也逐渐增加。污水层的厚度在排放口附近较深，然后逐渐减小。向外扩展到一定程度，即污水的密度达到一定界限值即形成扩展前沿——锋面，这时污水的稀释倍数达到60～100倍。锋面外侧的海水明显向污水层下方潜入，形成清晰的界面，即所谓锋面，这样的界面在污水层的底部也清晰可见。锋面受到风和潮的作用，其形状和出现的地点会不断变化，有时会变得模糊不清。
 　　

    图6-2 污水在海面上的扩展

　　污水层的厚度通常为1～2 m，污水从排出口到达它的前沿需1～2 h。根据大量的实测资料，扩散域的面积与排放量之间有如下经验关系：

　　lgA＝1.226 lgQ＋0.0855

　　式中：

　　A——若是淡水的情况，则表示稀释60～100倍时的扩展范围，m2；

  　若是温排水的情况，则表示形成1～2 ℃温差的限界面积，m2；

　　Q——排放量，m3/d。

　　温排水在海里的对流扩散规律与COD等一般污染物类似，但也有不同点，温排水温度比海水高，热水总是会浮到冷水上面，如果浅海中潮流混合比较强烈，温排水入海后不久就和水体垂直混合均匀，如果垂直混合不是很强烈时，则温排水只影响到水的表层，这时需要用复杂的三维模型来描述，根据美国和法国科学家对温排水预测的研究结果，温排水只影响到浅表层2～4 m，用修正后二维模型预测温排水的影响分布，同样可得到合理的结果。

　　温排水携带的热量除了被潮流带走一部分，另一部分通过与大气的热交换释放到大气中。这个热交换的强度由R（表面综合散热系数）表示，一般与水温、水面风速等有关。

　　溢油在海面上的变化是极其复杂的。其中有物理过程、化学过程和生物过程等，同时与当地海区气象条件、海水运动有着直接的关系。溢油动力学过程一般划分为扩展过程和漂移过程。

　　扩展过程：对实际溢油事件的观测发现，在溢油的最初数十小时内，扩展过程占支配地位，这种支配地位随时间而逐渐变弱。扩展过程主要受惯性力、重力、黏性力和表面张力控制，扩展过程可分为三个阶段：惯性-重力阶段；重力-黏性阶段；黏性-表面张力阶段。扩展过程的一个明显特征是它的各向异性，如在主风向上，油膜被拉长，在油膜的迎风面上形成堆积等。

　　漂移过程：漂移过程是油膜在外界动力场（如风应力、油水界面切应力等）驱动下的整体运动，其运动速度由三部分组成，即潮流、风海流、风浪余流，前两者不会因油膜存在而发生大的变化。