水质化学模式

化学物质（污染物）性质为主要参数，描述其在水体中变化规律的水质数学模式

水质化学模式是指化学物质(污染物)性质为主要参数，描述其在水体中变化规律的一种水质数学模式。有单参数模式和多参数模式之分。

简介

水质化学模式是指化学物质(污染物)性质为主要参数，描述其在水体中变化规律的种水质数学模式。有单参数模式和多参数模式之分。目前研究和应用较多的是河流生化需氧量和溶解氧的关系模式，它可描述水体中这两种耗氧有机物随时间和空间变化的情况及其定量关系；为评价水质、预测影响和控制效果等提供依据。多参数模式包活更多化学参数，根据化学物质〔污染物)固有的性质参数，结合环境特征的参数(如水流量、流速、pH等)建立数学模式，用来描述或预测在各种实际环境条件下，化学物质(污染物)在水体中的浓度分布、迁移转化的过程。

主要类型

水质化学平衡模式

水质化学平衡模式是把水环境看作一个封闭体系，其组成不随时间变化，进行热力学平衡计算。计算结果必须满足两个方面的要求：（1）质量平衡，即物料平衡，各种形态的总和应该等于相对应的已知总浓度；（2）化学平衡，体系中的形态分布达到最稳定状态，亦即体系的总自由能达到最小值，或者说每种形态的浓度都能同时适合于所有有关的化学平衡式这既是一个物理化学向题，又是一个数学问题，目前可应用的处理方式有两类，一是最小自由能法，二是平衡常数法。

水质稳态模式

水质化学平衡模式为天然水环境描绘出一幅图象，但它并没有充分反映出水质体系的真实状况这一方面是由于平衡模式本身尚不够完善，仍在发展中，另一方面，更重要的是，环境中水质系的真实状态远不是热力学平衡状态，因此，平衡模式的计算结果往往与水质系的形态分布不尽一致。平衡模式本身的困难首先在于缺少足够的正确的热力学资料例如平衡常数、标淮自由能, 焙、嫡、热容等等，多相平衡的数据更为缺乏。此外，还需要考虑不同活度、温度、压力下的校正，不同来源的数据有时相互矛盾，求定所需的参数往往涉及大量的工作。另一方面，直接测定法对真实体系进行化学表征也有局限性，分析结果可能不足以区别各种物理和化学形态，特别是对环境中高活性不守恒的微量元素，如痕量金属、有机毒物等更难测定，这也使平衡模式的验证和发展受到影响。

稳态模式把热力学平衡与化学动力学和传质过程结合在一起，可以更近似地模拟更多的环境体系。这类模式在环境水化学中已得到比较广泛的应用，特别是在状态变化不十分剧烈的水体和人工控制的水处理设施中，占有重要地位。

水质动态模式

如果把水质系作为动态开放体系考虑，在体系内外将有物质和能量交换，并且要包括水动力因素的影响这时除化学反应外，要加入迁移、混合的过程，有时还要加入生物过程这时处理方式有时作为完全的动态模式，也有时仍按稳态模式但加入动态学因素。

作为水质化学模式，基本上应描述出水环境中化学物质的迁移转化状况。对于溶解态物质，其迁移运动与水流是基本一致的，但有时需考虑密度梯度、温度不同、含盐差异等分层流动悬浮沉积物、沉淀物及有机顺粒物等则与水流有相对的分散、沉降、沉积、再悬浮等运动, 还有絮凝、破碎等拉度的变化，同时对溶解和胶体物质尚有吸附、卷带等过程，这都使定量的数学描述变得十分困难。

水中化学物质可以分为两类。一类是守恒的, 它们不会降解或改变其数量，只能被稀释、混合、移动，除局部输人输出外，没有其他来源和漏失，并且不受物理、化学生物等过程影响而变化另一类是非守恒的，它们可以有形态转化，各种过程影响下的数量变化。对于水质化学模式，后一类是主要对象，但前一类是考虑的出发点水力学迁移模式以水团的流动为基础，化学物质随之移动，在其中发生降解、转化等变化过程。这时，迁移基本方程式可有一维、二维、三维等不同考虑。

分类方法

常见模式识别的分类方法有两种：一种是有监督分类，它要求有一训练集或学习集，在训练集中，各样本类别是己知的，计算机通过训练或学习，掌握一定的识别规律后，再去识别未知样本。另一些是无监督分类，它是一种研究“物以类聚”的数值分类方法，不需要知道研究对象的归属，事先也没有规定分类标准，却要求通过信息处理找出合适的方法实现样本分类。

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