水 体 污 染 知 多 少

1、水体的含义
　　水体是江河湖海、地下水、冰川等的总称，是被水复盖地段的自然综合体。它不仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体是两个紧密联系又有区别的概念。从水体概念去研究水环境污染，才能得出全面、准确的认识。
　　水是自然界的基本要素，是人类和生物赖以生存的基本条件。水资源是可再生资源，但不是取之不尽的。人类能直接利用的水资源仅是只占全球总水储量中2.53%的淡水中的0.34%的江河湖泊及浅层地下水(表1)。我国的水资源分布具有地区、进程上的不均匀性，是水资源相对较少的国家。平均年降水深633毫米(全球800毫米，亚洲740毫米)，多年平均年河川径流总量26600多亿立方，占世界第五位。人均占有水量只相当于世界人均占有河川年径流量的1/4。所以，防治水污染，就成为保护水资源一个重大课题。

2、水体的自净与水体的污染
　　水在自然界中不断循环，从而不断更替和获得自身净化。表1举出了各种水体循环的更替期。水体中的污染物质经扩散、稀释、沉淀、氧化还原、分解等物理化学过程及微生物的分解、水生生物的吸收等作用后，浓度自然，就这就是水体的自净作用。这一过程还包括水中的一氧碳、硫化氢等气体向大气释放和空气中的氧、二氧化碳溶解于水的过程。水的自净与气象、水文、地质条件如降雨量、径流量、潮汐、水体更替周期有关。

　　　　地球各种水体的循环更替期

　　排入水体的污染物质一旦超过了水体的自净能力，使水体恶化，达到了影响水体原有用途的程度，这时可以说，水被污染了。

3、水体中主要污染物及来源

水全污染物可分为四大类：

1、无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质；

2、无机有毒物：重金属、砷、氰化物、氟化物等；

3、有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等；

4、有机有毒物：苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。

有机物污染的特征是耗氧，有毒物的污染特征表现为生物毒性。

1)水体化学污染物

①需氧污染物

地表水的溶解氧含量，一般不低于4毫克、升，清洁的淡水中溶解如本书附录所示。国外一些地区依溶解氧、生化需氧量等指标的不同，将河流水质进行分类，如表2所示。

水体中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质等有机化合物中水中微生物等作用下，最终分解为二氧化碳、水等简单的无机物，同时消耗大量的氧；而水体中的亚硫酸盐、硫化物、亚铁盐和氨类等还原性物质，在发生化学氧化时，也要消耗水中的溶解氧。这些物质就统称为需氧污染。水中溶解氧的下降，势必影响鱼类及其他水生生物的正常生活，水质恶化。一般来说，大多数鱼类要求生活在溶解氧在4毫克/升以上的水中(如河鳟为3～12毫克/升，鲤鱼为6～8毫克/升，青、草、鲢、鳙鱼为5毫克/升以上)。当溶解氧<1毫克/升时，大部分鱼类窒息死亡。溶解氧消失时，水中嫌气细菌毓起来，有机物分解放出甲烷和硫化氢，水体更发臭了。

　　　　 河流分类

　　需氧污染物主要来自城乡生活污水和造纸、食品、印染、制革、焦化、石油化工等工业废水。

②重金属
　　重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀 作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲和力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。

③一般有机物

a油类 油类已成为水体，特别是海洋污染的主要物质。石油进入水体，除了〖挥发一部分外，在水面形成油膜(低分子烃类可溶于水)，由于风浪作用，又可生成乳化油(其油滴平均直径约0.5～25微米)。油能粘住鱼卵和鱼，降低孵化率并使鱼畸形、死亡。如海水中含油100毫克/升，可使95%的美洲大海虾幼体于24小时内死亡(LD₅₀为1毫克/升)；含油0.01毫克/升可使鱼虾贝类有石油臭味。油类还会附海兽和鱼类的呼吸器官，使其窒息而死。总之，油类会降低水生生物的品质和数量，影响水资源的。

b 酚类 属于可被天然分解的有机物。其分解速度取决于其结构(单元酚分解较二元酚、三元酚易)、初始浓度、微生物条件、温度、曝气条件等因素，酚类生物分解最适宜的水温是15～25℃。

c 氰化物 天然水体对氰化物有较强的自净作用。我国各地有氰电镀废水含氰经常为30～35毫克/升；某些焦化厂粗苯和纯苯分离水含氰1～96毫克/升；化肥厂煤气洗气水含氰180毫克/升。

④ 酸碱及一般无机盐类

酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物，改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度(生成无机盐类)，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。

⑤ 植物营养物

植物营养物主要指氮、磷化合物。主要业源是化肥、农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品、洗毛等工业废水。如，城市居民每人每天排放污水中的氮约50克。美国生活污水中50～75%的磷是洗涤剂产生的(一般洗衣粉中含有10～35%的三聚磷酸钠Na₅P₃O₁₀)。

植物营养物污染主要表现为水体富营养化。水体营养化程度与磷、氮含量关，磷的作用大于氮。一般业说，总磷和无机氮分别超过20毫克/米³，300毫克/米³，就可以认为水体处于富营养化。有人建议，氮和磷的最大允许浓度分别为10和300毫克/米³。表5、6、7可供参考。

放射性

4、放射性“三废的处理”

①废气(包括粉尘、烟、雾、蒸气等)

净化工艺取决于放射性废气的理化性质和排放条件。常用旋风分离器、静电除尘器和湿 式净气器和高效特种过滤器等。一般低水平的敢可采取稀释高空排放。一些放射性惰性气体(如氩、氮、氙等)半衰期较短，也可用活性炭吸附后，放置一段时间任其衰变。高水平废气必须经过滤收集处理。

②废水

治理原则：(1)分散稀释；(2)浓缩贮存；(3)回收利用。

核燃料再生工厂的比放射性很高的强酸废液经蒸发法浓缩(强度10～1000居里/升)，可用地下贮存室贮存(不锈钢、混凝土结构，并有通风)；或将废液加到下班或陶瓷原料中熔制成固体形式，再贮存在地下，此法可减少液体体积5～10倍，且有很高化学稳定性。矿山的高水平废水，常以强碱性阴离子树脂先提取铀。

中、低水平废液，常用化学沉淀法、生物法、离子交换法和发法等处理。如以石灰乳或磨细石灰石、电石渣中和，同时将大部分可溶性杂质转化为不溶性氢氧化物及盐沉淀，然后送去尾矿坝，其杂质去除率可达85%。尾矿浆和废水中的镭的去除常用天然重晶石(B_aSO₄)，以钡置换镭；或以软锰矿作吸附剂，可同时除镭、铀等，废水中镭的浓度可降低一半以上。其他的化学沉淀剂还有苏打、硫酸亚铁、三氯化铁、明矾、磷酸盐等，吸附剂有粘土、高岭土、皂土、硅藻土等。化学处理法会产生相当于原水体积1～3%的污泥，需进一步脱水和干化贮存。

③固体处理

可采用深埋法或煅烧法、再熔化法处理。

⑥其它化学污染物

(1)农药污染 特别是有机氯农药的污染，是全世界所重视的环境污染问题之一。农药在施用过程中不可避免地污染大气和土壤，进而随降雨和径流污染水体。

(2)卤代烃污染 使用液氯作饮用水消毒剂时，也会导致卤代烃污染，氯及其中可能存在的杂质溴与水体中某些微量存在的有机物反应、可能产生卤代烃。

多氯联苯是氯代烃，一般指分子中含有1～10个氯原子的联苯衍生物，

PCB有剧毒，是脂溶性的，不易燃，电绝缘性好、难挥发，化学性质极稳定。PCB能以多种途径污染水体，由于PCB有剧毒而化学性质稳定，它的污染后果严重而持续时间长久。

(3)洗涤剂也能污染水体。洗涤剂用量逐年增加，使用范围广泛。洗涤剂主要成分是需氧有机物，其中所含添加剂(如三聚磷酸钠)是植物营养物质。因此，大量洗涤剂进入水体，会导致水体缺氧和富营养化。

(4)致癌物质污染 致癌化学物质大体分为三类：稠环芳烃、杂环化合物和芳香胺。

3,4－苯并芘是致癌稠环芳烃的典型代表，能使一些实验动物患皮肤癌，可能是人类肺癌的致癌物。芳香胺(如萘胺)一般引起膀胱癌。黄曲霉素是一种杂环化合物，有剧毒，并能引起肝癌。

煤、石油燃烧的废气中含有稠环芳烃，能随降雨污染水体；焦化厂、炼油厂废水也含稠环芳烃。

其它类型的水体污染

一、水体热污染

由于向水体排放温水，使水体温度升高到有害程度，称为水体热污染。

水体热污染主要由于工业冷却水的排放，其中以电力工业为主，其次为冶金、化工、石油、造纸和机械工业等。

水体热污染会影响水质和水生生物和生态，给人类带来间接危害。水的各种物理性质受温度影响，例如氧气在水中溶解度会降低。水温升高、水体中物理化学和生物反应速度会加快，由此带来的后果是多方面的：有毒物质毒性加强，需氧有机物氧化分解速度加快，耗氧量增加，水体缺氧加剧等等。

水温升高导致水体生态结构改变，水温越高，蓝藻越占优势，从而越不宜饮用和渔业用。

二、病原体污染

病原体指病菌、病毒和寄生虫等。主要来自城市污水、医院污水及屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水和牲畜污水。水是多种传染病的媒介，可传播霍乱、伤寒、痢疾等病菌；肠道病毒、腺病毒和肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒等；不可传播阿米巴、蛔虫和血吸虫等。

水体污染的防治

水体污染主要由任意排放的工业废水和城市污水造成。要控制和消除水体污染，必须从控制废水的排放入手，实行“防、治、管”三结合。防止水体污染的途径主要有以下几个方面。

1、减少污染物的排放

(1)改革生产工艺。

(2)综合利用废水。

2、废水无害化

3、对水体及其污染源进行监测和管理。监测的主要指标有下面几个。

(1)pH值，反映水体或废水的酸碱度及酸碱性污染的含量；

(2)悬浮物质含量；

(3)需氧有机物，主要测定BOD、COD等综合指标；

(4)有毒物质，如重金属、氰化物、亚硝酸盐的含量；

(5)其它特定指标，针对废水特点而定。例如核电站排水的放射性指标、医院和生物制品业废水的病原体指标等。

2)废水处理技术

为了分离出废水中各污染物物质，或将其转化为无害物质，人们采用了多种方法。

废水处理方法应针对污染物的不同特点，可选用不同处理方法、这些方法可按作用原理分为物理法，化学法和生物法。

1、物理法 适用于分离悬浮于水的不溶物

(1)沉淀法

(2)过滤法

(3)离心分离法

(4)气浮法

(5)蒸发结晶

(6)反渗透法

2、化学方法

(1)混凝法

(2)中和法

(3)化学沉淀法

(4)氧化还原法

(5)电渗析法

3、生物方法

(1)活性污泥法

(2)生物膜法和生物(氧化)塘法

(3)污水灌溉，对污水有综合性净化作用

3、废水处理流程

废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。

按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理。

一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准。

对于二级处理系统而言，一级处理是预处理。二级处理最常用的是生物处理法，它能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。

深度处理是进一步除去废水中悬浮物质，无机盐类及其它污染物质，使之达到工业用水或城市非饮用水的要求。

废水处理流程的设计，根据其所含污染物的组成不同而不同。