偶看新闻supreme16fw什么意思:第三节 水体污染
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/27 14:08:49
对于什么是水体污染，不同学者提出了大同小异的概念，归结起来，水体污染可定义为：大量污染物质排入水体，其含量超过了水体的本底含量和自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功能，称为水污染。
为了研究水体被污染的情况，必须先了解未受污染水体的水质状况，以及天然水体所具有的自净能力。
一、天然水的物质组成和水体的自净作用
水体是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。从自然地理的角度看，水体是指地表水覆盖的自然综合体。
水体可分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又可分为地表水体和地下水体。本章研究的主要是陆地水体，而且是与人类生活密切相关的河流、湖泊、水库和地下水。
在环境污染评价研究中，区分水与水体这两个概念十分重要。例如，在河流重金属污染研究中，只根据水中重金属的含量，很难正确评价河流的污染程度。国内外大量的研究表明，通过各种途径排入水体的重金属污染物大部分均迅速地由水相转入固相，即迅速地转移至悬浮物和沉积物中。悬浮物在被水流搬运过程中，当其负荷量超过其搬运能力时，便逐渐变为沉积物。另外，在受重金属污染的水体中，水相中重金属含量很微（常为十亿分之一级），而且随机性很大，随排放状况与水力学条件不同，含量分布往往没有规律。但在沉积物中重金属很容易得到积累（百万分之一级），并表现出明显的含量分布规律。因此，沉积物能更好地反映水质的状况，而且可以作为水环境重金属污染的指示剂。在确定江河湖泊中所发生的复杂的化学过程时，应该同时研究水和沉积物。
（一）天然水的物质组成
在自然界，不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的，它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中（表6.6）。
天然水中含有地壳中的大部分元素，但其含量变化范围很大，表6.6是天然水中含量较多，较常见的物质组成。
等八种离子，它们的总量占水中溶解固体总量的95％以上。
这八种离子在各类水中的含量与自然地理条件密切相关。海水中以Na+、
地质条件限制，其优势离子变化很大。
天然水中除含有八种主要离子外，还含有一些微量元素。就天然水而言，一般系指含量小于10mg/L的元素。主要有Br、I、Cu、Co、Ni、F、Fe、Ra等。
溶解于天然水中的气体主要是O2和CO2，还有少量的N2、H2S和CH4。溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶解、化合等化学和生化行为。
表6.6 天然水的物质组成
生物生成物这些离子在水中含量很低，然而它们对水生物的生长却至关重要，含量过高会使水生生物急剧繁殖，造成水体出现“赤潮”现象。
天然水体中的有机质一般指腐殖质，主要是生物生命活动过程中所产生的有机物质和生物遗骸的分解所产生的有机物质。它们大部分呈胶体微粒状。这些有机物在化学与生物化学作用下被分解成为无机物。
天然水的物质组成决定于它的形成环境，也就是说一方面决定于与水接触的物质的成分和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条件，即化学及物理化学作用，包括溶解-沉淀，氧化-还原，水相-气相间离子平衡，固-液两相之间离子交换，有机物的矿质化，生物化学作用等。通过上述各种作用，使天然水富集或析出各种离子和分子。
天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了，但改变其组成的最主要过程是降落到地表之后开始的。
影响天然水组成的因素可以分为直接和伺接两种。直接因素主要有岩石、土壤和生物有机体，这些因素可使水增加或减少某些离子和分子。例如，流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2+和HCO3-；当水透过土壤时溶解氧的含量减少，而CO2的含量增多；生物排泄物和残体增加了水中的某些组分含量，生物呼吸作用影响着水中气体的含量。
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水化学作用进行的背景，同时对地表水和地下水化学组成的地理分异起着总控制作用。
河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同，使水的组成有很大差异。例如，河水流速快，与河床接触时间短，河水中离子含量一般较低；地下水流速缓慢，与周围岩石接触时间长，水中溶解物的含量比地表水高，但气体组成相对减少；而湖水的化学组成比河水与地下水更为复杂。
（二）天然水体的自净作用
各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低，这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内，如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力，就会造成水体污染。
水体的自净作用按其净化机制可分为三类：
（1）物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。
（2）化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。
（3）生物净化：天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。
水体的自净作用按其发生场所可分为四类：
（1）水中的自净作用：污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化、还原或生物化学分解等。
（2）水与大气间的自净作用：天然水中某些有害气体的挥发释放和氧气溶入等。
（3）水与底质间的自净作用：天然水中悬浮物质的沉淀和污染物被底质吸附等。
（4）底质中的自净作用：底质中微生物的作用使底质中有机污染物发生分解等。
天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容，它们同时存在、同时发生并相互影响。
二、水体污染
（一）污水的水质指标
水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污染的程度，通常用悬浮物（SS）、有机物（BOD、COD、TOC等）、酸碱度（pH）、细菌和有毒物质等指标来表示。
（1）悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降低生活和工业用水的质量，影响水生生物的生长。
（2）废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物的组成比较复杂，要分别测定各种有机物的含量十分困难，通常采用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机物的浓度。
生物化学需氧量，简称生化需氧量，用BOD表示（BiochemicalOxygenDemand）。指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气量。BOD越高，表示水中需氧有机物质越多。
有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行：第一阶段，主要是有机物被转化为无机物CO2和NH3等；第二阶段，主要是NH3被转化为HNO2和HNO3。生化反应如下：
RCH（NH2）COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3
2NH3＋3O2→2HNO2＋2H2O
2HNO2＋O2→2HNO3
废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因为微生物活动与温度密切相关，因此测定BOD时一般以20℃作为标准温度。在此温度条件下，一般生活污水中的有机物，需要20天左右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工作。所以目前国内外都以5天作为测定BOD的标准时间，简称5日生化需氧量，用BOD5表示。其理论根据是一般有机物的5日生化需氧量，约占第一阶段生化需氧量的70％，基本反映了水中有机污染物的实际情况。
化学需氧量，用COD表示（ChemicalOxygenDemand）。指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。COD越高，表示有机物质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾（K2Cr2O7）或高锰酸钾（KMnO4）。
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况，但它受到时间（时间长）和废水性质（毒性强）的限制；COD的测定不受废水条件的限制，并能在2—3小时内完成，但它不能反映出微生物所能氧化的有机物量。因此，在研究有机物污染时，可根据实际情况而确定采用BOD还是COD。
为了解决BOD、COD测定指标的不足，目前很多国家的科学工作者正在研究各种水质的总有机碳（TotalOrganicCarbon，简称TOC）和总需氧量（TotalOxygenDemand，简称TOD）与BOD和COD之间的关系，以实现自动快速测定目的。
（3）pH值。污水的pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响，因此成为重要的污水指标之一。
（4）细菌。根据外部形态可将细菌分为：球茵，杆菌、螺旋菌。按摄取营养的方式可分为自养细菌，异养细菌。按温度因素可分为低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧细菌、兼性细菌。
污水中大部分细菌寄生在死亡机体上，这些细菌是无害的；另一部分细菌，如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上，对人、畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示，一是1毫升水中细菌的总数；二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定，饮用水中不得检出大肠菌。
（5）有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物（主要指重金属）和有机有毒物（主要指酚类化合物、农药、PCB等）。
除以上5种表示水体污染的指标外，还有温度、颜色、放射性物质浓度等，也是反映水体污染的指标。
（二）水体污染源
水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型。
自然污染源指自然界本身的地球化学异常释放有害物质或造成有害影响的场所。
人为污染源指由于人类活动产生的污染物对水体造成的污染。人为污染源包括工业污染源、生活污染源和农业污染源（表6.7）。
表6.7 水体主要污染源分类及所含主要污染物类型
·存在危害，⊙严重然害
（资料来源：王华东等，水环境污染概论，1984.）
工业污染源：由于不同企业、不同产品、不同工艺、不同原料、不同管理方式，排放的废水水质、水量差异很大。工业废水是水体最重要的污染源。它具有量大、面广、成分复杂、毒性大，不易净化、难处理等特点（表6.8）。
生活污染源：主要是生活中各种洗涤水，一般固体物质小于1％，并多为无毒的无机盐类、需氧有机物类、病原微生物类及洗涤剂。生活污水的最大特点是含氮、磷、硫多，细菌多，用水量具有季节变化规律。
表6.8 主要工业污染源所排放的主要污染物及废水水质特点
（资料来源：王华东等，水环境污染概论，1984.）/////形成灾害149
农业污染源：包括牲畜粪便、农药、化肥等。农村污水具有两个显著特点：一是有机质、植物营养素及病原微生物含量高；二是农药、化肥含量高。
（三）水体中的污染物质
造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质称为“水体污染物”。随着工业发展和监测技术的提高，水体中的污染物质不断增加。其中化学性污染物是当代最重要的一大类，其种类多、数量大、毒性强，有一些是致癌物质，严重地影响着人体健康。
水体中的污染物，大体可以分为四大类，即无机无毒物，无机有毒物、有机无毒物、有机有毒物（表6.9）。
无机无毒物主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、磷等植物营养物质。
水体中的酸主要来源于矿山排水及多种工业废水。水体中的碱主要来自碱法造纸、化学纤维、制碱、制革以及炼油等工业废水。酸、碱废水相互中和产生各种盐类，所以酸、碱污染必然伴随着无机盐的污染。
表6.9 水体中污染物的种类
天然水体中的矿物质对酸、碱的同化作用而使酸、碱消失的过程，对保护天然水体和缓冲天然水的pH值变化有重要意义。
酸、碱污染破坏水体的自然缓冲作用，杀死或抑制细菌和微生物的生长，妨碍水体的自净作用，腐蚀管道和船舶。酸、碱污染不仅改变了水体的pH值，而且可增加水中的无机盐和硬度。
氰化物是剧毒物质。水体中的氰化物主要来自化学、电镀、煤气、炼焦、选矿等工业排放的含氰废水。天然水体对氰化物有较强的自净作用，其途径有两个：一是挥发排出，二是氧化分解（生化氧化），其反应如下：
CN-＋CO2＋H2O→HCN↑＋HCO-3
在一般水质和pH值条件下，这种净化机制所产生的净化量可占水体中氰化物总自净量的90％左右。
这种净化过程所造成的氰化物自净量只占水体中氰化物总自净量的10％左右，但是在夏季（温度高，光照好），生化氧化过程的自净量可达到30％左右。
含氰废水对鱼类和其它水生生物都有很大毒性。
水体中的酚类化合物主要来源于焦化厂、石油化工和塑料等工业排放的含酚废水。另外，粪便和含氮有机物的分解过程也产生少量酚类化合物。
天然水体中的酚化合物主要是靠生物化学氧化来分解。酚的生物化学氧化经过复杂的阶段，生成一系列中间产物。酚的分解速度决定于酚化合物的结构、起始浓度、微生物状况、水温及曝气条件等一系列因素。
酚污染可严重影响水产品的产量和质量，表现在贝类产量下降、海带腐烂、鱼肉有酚味，浓度高时引起水产品大量死亡。高浓度的含酚废水灌溉农田对农作物有毒害作用，能抑制光合作用和酶的活性，妨碍细胞功能，破坏植物生长素的形成，影响植物对水分的吸收，从而导致植物不能正常生长、产量下降。过量地摄入酚，人会慢性中毒，发生呕吐、腹泄、头痛头晕等症状。
放射性物质有天然来源和人工来源两类。自然界中的许多元素和同位素都具有天然放射性，一般来讲放射性剂量都很低，对生物没有什么危害。人工放射性物质主要来源于采矿、选矿和精炼厂的废水，以及核试验、核反应堆、核电站、核动力船舰的废水。这些放射性污染物主要是释放出α、β、γ等射线损害人体组织，并能在人体内蓄积造成长期危害，引起贫血、不育、死胎、恶性肿瘤等各种放射性病症，严重者造成死亡。
病原微生物主要来自生活污水和医院废水以及制革、屠宰业的废水。病原微生物又称“病原体”，“病原生物”，是能引起疾病的微生物和寄生虫的总称。病原微生物主要有三类：病菌（如痢疾杆菌）；病毒（如流行性感冒病毒）；寄生虫（如疟原虫、蛔虫）。病原微生物是水体污染中的主要污染物之一，对人来讲，传染病的发病率和死亡率都很高。
致癌物是威胁人类健康的主要因素之一。污染物质中大多含有致癌物质。例如焦化厂炼焦废水中的焦油含有多种致癌芳香烃；印染厂印染废水中染料含有多种致癌的芳香胺；植物营养物中的亚硝基化合物；农药中的有机氯化合物；重金属中的铬、镍等都有强烈的致癌作用。
水体中的需氧污染物、植物营养物、油类污染物、重金属污染物等将在下节中详细介绍。农药污染将在第七章第四节中介绍。