水体污染与防治.

水体污染与防治水是生物维持生命的必要物质，没有水就没有生命，水占人体重量的65％，由此可见水对人类是多么重要。水是宝贵的自然资源。地球上所的有水中，其中淡水仅占2.7％。水资源尽管可以更新和通过水的循环得到补充长期利用，但是，由于不断遭到污染以及过度开采，以致可供使用的水资源日益枯竭。造成严重的社会问题。因此防止水体污染和合理开采使用水资源，是摆在我们面前的一项极其重要而又限巨的任务。一、水体污染1．水体污染的概念水体是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等水的聚积体。在环境学中，水体不仅包括水本身，还包括了水中的悬浮物、溶解物质、胶体物质、底质（泥）和水生物等。应把它看作是完整的生态系统或完整的自然综合体。水体按其类型不同可以分成陆地水体和海洋水体以及地表水体和地下水体。一个沼泽、一条河流、甚至一滴水我们都可称之为水体。如黄河，我们可以称之为黄河水体；长江，我们可以称之为长江水体等等。水体所处环境不同使得水体中出现多种多样的生物群。自然环境是一个动态平衡体系，它对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力，经过体系内部一系列的连锁反应和相互作用，又会建立起新的平衡。水体也有这种在一定程度下能自身调节和降低污染的能力，通常称之为水体的自净能力。但是，当进入水体的外来杂质含量超过了这种水体自净能力时，就会使水质恶化，对人类环境和水的利用产生不良影响这就是水的污染。1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中为“水污染”下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康，或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。造成水体污染的因素有两种，一是自然原因，二是人为原因。这里我们主要讨论人为因素所造成的水体污染问题。2．水体污染源在向水体排放污染物的过程中，根据人类活动的不同形式，可以将水体污染源分成下面几种类型。（1）工业污染源各种工业生产中所产生的废水排入水体就造成了工业污染源。不同的工业所产生的工业废水中所含污染物的成分有很大差异，这是由于各种工业加工的原料不同，工艺过程不同造成的。冶金工业（包括黑色冶金工业、有色冶金工业）所产生的废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。冷却水中的直接冷却水由于与产品接触，其中含有油、铁的氧化物、悬浮物等；洗涤水为除尘和净化煤气、烟气用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油悬浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等；冲洗水中含有酸、碱、油脂、悬浮物和锌、锡、铬等。在上述废水中，含氰、酚废水危害最大。从有色冶金工业所排出的废水中，多含汞、砷、锡、铬等元素，是水体中重金属物质的来源。此外，有色冶金遗留的大量矿渣，经雨水冲洗，流入地表和地下水中成为水体中的污染物质。化学工业的产品很多，因此化学工业废水的成分也很复杂，在废水中常含有多种有害、有毒，甚至剧毒物质，如氰、酚、砷、汞等。虽然有的物质难以降解，但却能通过食物链在生物体内富集，造成危害，如DDT、多氯联苯等。此外，化工废水中有的具有较强的酸度，有的则显较强的碱性，PH值不稳定，这些废水对水体的生态环境、水体中的建筑设施和农作物都有危害。一些废水中含氮、磷均很高，易造成水体富营养化。在电力工业中，电厂冷却水则是热污染源。在炼油工业中，有大量含油废水排出，由于排放量大，常超出水体的自净能力，易形成油污染。工业污染源向水体中排放的废水具有量大、面广、成分复杂的特点，是重点解决的污染源。（2）城市生活污水城市居民聚集地区所产生的生活污水是另一类污染源。这种污染源排放的多为洗涤水、冲刷器物所产生的污水，因此，主要由一些无毒有机物，如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成。其中氮、磷、硫较高。此外还伴有各种合成洗涤剂。它们对人体有一定危害。在生活污水中还含有相当数量的微生物，其中一些病原体，如病菌、病毒、寄生虫等，都对人的健康有较大危害。（3）农村污水和灌溉水农村污水和灌溉水是水体污染的主要来源。由于农田施用化学农药和化肥，灌溉后或经雨水将家药和化肥带入水体造成农药污染或富营养化。在污染灌溉区、河流、水库、地下水都会出现污染。此外，由于地质溶解作用以及降水淋洗使污染物进入水体。（4）船舶废水船舶在水域中航行时，会对水域造成污染，其主要污染物是油，其次还有因洗刷船舶带来的污水。3．水体污染物生活污水、畜禽饲养场、屠宰场，以及制革、洗毛和医院等排出的废水中常含有各种病原体，如病菌、病毒、寄生虫等。水体受到病原体污染，会传播疾病。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。水体引起的传染病主要有细菌引起的痢疾、伤寒、副伤寒、霍乱、副霍乱等；病毒引起的小儿麻痹、传染性肝炎；其它病原体引起的姜片虫病、血吸虫病、阿米巴痢疾、钩端螺旋体病等。（2）需氧物质污染物所谓需氧物质污染物是指一些在食品加工、造纸等工业废水和生活污水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，需要通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中，需要消耗水体中的溶解氧，因此叫做需氧物质。这类污染物的主要危害是造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其它水生生物生长。当水中溶解氧耗尽后，有机质将进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等，气味难闻，使水质进一步恶化。（3）有毒化学物质有毒化学物质可以分为三类。①重金属汞（Hg）、镉（Cd）、锌（Zn）、砷（Ac）、硒（Se）和铜（Cu）等称为亲硫元素，与硫有较大的亲合力，形成硫化物。它们是水体中常见的而且是危害很大的污染物，由于容易发生价态变化，在水中常发生各种化学反应，很不稳定。它们对人体的主要危害是，进入人体后，抑制酶的生长，破坏人体酶的正常活动。在这些元素中的汞、镉、铜危害较大。②酚和氰酚类化合物，广泛含于冶金焦化、炼油、塑料、农药等工业废水中。酚类属于有较高毒性的化合物，主要破坏细胞原浆，低浓度酚使蛋白质变质，高浓度酚能使蛋白质沉淀，对各种细胞有直接损害，对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用。长期饮用含酚污染的水，可引起头昏、出疹、瘙痒、贫血和各种神经系统症状。氰类化合物，在电镀、煤气、焦化、高炉等工业废水中均含有氰；如氰氢酸及有机氰化物都是剧毒物质。大多数氰的衍生物毒性更强，因为它们能在肌体内产生氰化氢，使细胞呼吸受到麻痹，引起窒息和死亡。氰与酚一样，虽是很毒的污染物，但在水体中较易降解。pH值低，溶解氧高，水温高时，氰的降解较快。此外，某些细菌能引起氰的分解。③有机氮化合物、多环芳香烃、有机氯化合物这些化学物质一般难以在水体中降解，据研究认为对人体有致癌作用。（4）酸性、碱性物质和盐类各种酸、碱、盐等无机化合物进入水体，使淡水资源的矿化度增高，影响各种用水的水质。水体中酸、碱、盐等污染物的增加，主要来源有三方面：①工业废水排入水体。②工业废渣经雨水冲刷带入水体。③大气降水将大气中的酸、碱、盐带入水体。石油污染主要发生在海洋，危害是多方面的，如在水面形成油膜，阻碍了水体与大气之间的气体交换；油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上，致使海洋生物死亡，并破坏海鸟生活环境，导致海鸟死亡和种群数量下降。石油污染还会使水产品品质下降，造成经济损失。（6）放射性污染放射性物质主要来源是核动力装置排出的冷却水，向海洋倾倒放射性废物及核爆炸降落到水体中的散落物等。在开采、提炼和使用放射性物质时，因处理不当，也会造成污染。水中的放射性污染物可以附着在生物体表面，也可以进入物体内蓄积起来。（7）热污染工矿企业向水体排放高温废水就构成热污染。由于水体受热污染影响，温度增高，水中化学反应、生化反应的速度加快，造成水中溶解氧减少，影响鱼类的生存和繁殖。例如，鳟鱼的繁殖温度在14℃以下，一般水生生物生存的上限温度33～35℃。此外，水温增高还会增加一些有毒物质，如氰化物、重金属离子等毒性增强。二、污染物在水体中的迁移转化污染物进入水体以后会发生一系列变化，通过各种变化，污染物向以下几个方向转化。①分散在水体中；逐渐稀释；②分解和转化为其它物质；③沉淀在底泥中；④消耗水中的溶解氧，使水质恶化；⑤富营养化，污染物不同迁移转化的方式也不相同，并且污染物的迁移转化有时可以沿几个方向同时进行。例如，某一污染物质在转化为其它物质的同时也会被分散和稀释等。了解污染物在水体中迁移转化规律十分重要，它可以帮助我们更经济、更有效地解决污染物造成的环境问题。1．天然有机物的降解进入水体的天然有机化合物，如糖类、纤维素、脂肪、蛋白质等，一般较易通过生物降解。有机物降解的共同规律是：首先，在细胞体外发生水解，然后在细胞内部继续水解和氧化。降解的后期产物都是生成各种有机酸。在有氧条件下，这些有机酸可以进行彻底氧化，其最终产物是CO2，H2O及NO3-等；在缺氧条件下，进行反硝化，酸性发酵过程，其最终产物除CO2和H2O外，还有NH3、有机酸、醇等。这就是有机污染物在水体中进行生物降解时的基本情况。2．有机污染物对水体污染的量度——水质指标有机质在水体中需要消耗大量溶解氧进行降解，降解的过程中释放氮、磷等营养物质，促使藻类丛生。其结果使水体通气不良，溶解氧进一步下降，引起水质恶化；鱼类大量死亡。溶解氧（DO）是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧气的毫克数表示。溶解氧是水体净化的重要因素之一，溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解较缓慢。根据测定，在比较清洁的河流和湖泊中，溶解氧一般在7.5mg/L以上；当溶解氧在5mg/L以下时，各种浮游生物不能生存；而大多数鱼类要求溶解氧在4mg/L以上；当溶解氧在2mg/L以下时，水体就会发臭。这些数据是评定地面水，工业、农业、渔类用水的依据。日本用溶解氧为7.5mg/L，5mg/L，2mg/L，作为河流、湖泊、海洋水体分级指标。我国地面水以溶解氧6mg/L、5mg/L、3mg/L、2mg/L，为分级标准。水中溶解氧主要来源于两方面：一方面是在水体中溶解氧（DO）小于其溶解度时，大气中的氧溶入水体。在水体和大气之间的界面上经常进行气体交换，水体将二氧化碳排入大气，大气中的氧溶入水体。这与生物的呼吸作用十分相似，是水体中氧的主要来源。另一方面是水生植物通过光合作用向水中放出的氧。但是由于水体中经常发生氧化作用，从而消耗水中的氧，特别是有机质的降解，对氧的消耗量很大，因此，水体中不断进行着脱氧（溶解氧减少）和复氧（溶解氧增加）的过程。在自然条件下，水在流动时，复氧过程比较迅速，较易补充水中氧的消耗，使水体中溶解氧保持一定的水平，反之，在静水条件下，复氧过程缓慢，水中含氧得不到及时补充，处于嫌气状态。当工业废水和生活污水携带大量有机物质进入水体时，水体脱氧严重，这时即使在流动的河水中，由于复氧过程弥补不了这样大幅度的脱氧，也会出现溶解氧迅速下降，造成鱼类和需氧生物死亡及水质恶化。由于有机污染物的降解是造成水体脱氧的主要因素，因此，水体中的有机污染物在氧化时所需氧量的多少，即可以表现出水体水质的情况。表达有机物的需氧量有两种指标：一是化学需氧量（COD），另一个是生化需氧量（BOD），下面分别介绍这两个指标。化学需氧量是用氧化剂（如重铬酸钾或高锰酸钾）在一定条件下氧化水中有机污染物质和一些还原物质所需的氧量，以每升水样消耗氧的毫克数表示。化学需氧量是常用的评价水质的重要指标。化学需氧量具有测定方法简便、迅速的特点。氧化剂铬酸钾能较完全地氧化水中的有机物质，而且可以氧化其它还原物质。氧化剂高锰酸钾只能氧化60％左右的有机物质。两种方法都不能反映有机污染物在水中降解的实际情况，因为，两者都没有把微生物所能氧化有机物的量表示出来。因此，在研究有机物污染的水体水质时，多采用生化需氧量。生化需氧量是指地面水体中微生物分解有机物的过程中消耗水中的深解氧的量。微生物对有机物的降解要经历一定时间，一般地可以分为两个阶段：第一阶段，主要是有机物转化为二氧化碳、水和氨等，第二阶段则主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。由于氨的进一步氧化对环境影响较小，所以生化需氧量通常只指第一阶段有机物经生物化学氧化所需的氧量。水体