水质与水质标准

第2章水质与水质标准2.1天然水中杂质的种类与性质2.1.1天然水体中的杂质天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。（1）按水中杂质的尺寸，可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种，它们的尺寸和外观特征如表2-1所示。表2-1水中杂质的尺寸与外观特征悬浮物：主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。胶体：主要是细小的泥砂、矿物质等无机物和腐殖质等有机物。溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Clˉ等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。（2）从化学结构上可以将水中杂质分为无机物、有机物、生物等几类。无机杂质：天然水中所含有的无机杂质主要是溶解性的离子、气体及悬浮性的泥砂。溶解离子有Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子和HCO3-、SO42-、Clˉ等阴离子。有机杂质：天然水中的有机物与水体环境密切相关。一般常见的有机杂质为腐殖质类以及一些蛋白质等。生物（微生物）杂质：这类杂质包括原生动物、藻类、细菌、病毒等。这类杂质会使水产生异臭异味，增加水的色度、浊度，导致各种疾病等。（3）按杂质的来源可以分为天然的和污染性的物质。2.1.2各种典型水体的水质特点一般可以将天然水分为地表水和地下水两大类，地表水又可以分为江河水、湖泊水库水、海水等。（1）江河水江河水的含盐量和硬度都比较低。含盐量一般在70～900mg／L之间，硬度通常在50～400mg／L（以CaCO3计）之间。（2）湖泊、水库水主要由江河水供给，水质特点与江河水类似。但浊度一般较低，含盐量和硬度较江河水高。（3）海水海水的主要特点是高含盐量，在7.5～43.0g／L之间。含量最多的约是氯化钠（NaCl），约占83.7％，其他盐类还有MgCl2、CaSO4等。（4）地下水含盐量一般在100～5000mg／L之间，硬度通常在100～500mg／L（以CaCO3计）之间。地下水的水质和水温一般终年稳定，较少受外界影响。2.2水体的污染与自净2.2.1水中常见污染物及来源按化学性质，可以分为无机污染物和有机污染物；按物理性质，可以分为悬浮性物质、胶体物质和溶解性物质。1、可生物降解的有机污染物——耗氧有机污染物溶解物胶体颗粒悬浮物颗粒大小0.1nm~1.0nm1.0nm~100nm100nm~1nm外观特征透明光照下浑浊浑浊甚至肉眼可见包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物。可以在有氧或无氧的情况下，通过微生物的代谢作用降解成为无机物。是生活污水中的主要杂质，是污水处理中优先考虑去除的污染物，通常用COD、BOD、TOD、TOC来表征该类物质在水中的含量。2、难生物降解的有机污染物这类物质化学性质稳定，不易被微生物降解，主要包括一些人工合成化合物及纤维素、木质素等植物残体。3、无直接毒害作用的无机污染物（1）颗粒状无机杂质：包括泥砂、矿渣等，虽无毒害作用，但影响水体的透明度、流态等物理性质。（2）酸、碱一般用pH值表示酸碱度。（3）氮、磷等营养杂质：污水中的氮、磷主要来源于人体及动物的排泄物及化肥等，是导致湖泊、水库、海湾等水体富营养化的主要物质。4、有直接毒害作用的无机污染物这类物质主要有氰化物、砷化物和重金属离子，如汞、镉、铬以及锌、铜、钴、镍、锡等。表2-2列出了一些工业生产过程所产生的主要水污染物情况。一些工业生产过程所产生的主要水污染物情况表2-2生产部门污染物质的主要来源废水和主要污染物质动力工业火力发电站冷却废热水冶金工业黑色冶金：选矿、烧结、炼焦、炼钢、轧钢等酚、氰、多环芳烃类化合物、冷却废热水、洗涤废水等有色冶金：选矿、烧结、冶炼、电解、精炼等重金属废水、冷却废热水、酸性废水等纺织印染工业棉纺、毛纺、针织、印染染料、酸、碱、硫化物、各类纤维状悬浮物等化学工业化学肥料、有机和无机化工生产、化学纤维、合成橡胶、塑料、油漆、农药、制药等生产各种盐类、酚、氰化物、苯类、醇类、醛类、油类、多环芳烃化合物石油化学工业炼油、蒸馏、裂解、催化等工艺以及合成有机化学产品的生产油类、酚类、及各种有机物制革工业皮革、毛发的鞣制硫酸、有机物等采矿工业矿山的剥离和掘进、采矿和选矿等生产含大量悬浮物及重金属元素的选矿、矿井（坑）排出水造纸工业纸浆、造纸的生产碱、木质素、酸、悬浮物食品加工工业油类、肉类、乳制品、水产、水果、酿造等加工生产营养元素有机物、微生物病原菌等机械制造工业农机、交通工具和设备制造与修理、锻压及铸件工业设备、金属制品的加工制造含酚废水、电镀废水、油类等电子及仪器、仪表工业电子元件、电讯、器件、仪器仪表制造等含重金属元素废水、电镀废水、酸性废水等建筑材料工业石棉、玻璃、耐火材料、烧窑业及各类建筑材料加工悬浮物等2.2.2水体的富营养化水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。水体的富营养化危害很大，对人类健康、水体功能等都有损害，包括：（1）使水味变得腥臭难闻；（2）降低水的透明度；（3）消耗水中的溶解氧；（4）向水体中释放有毒物质；（5）影响供水水质并增加供水成本；（6）对水生生态的影响。2.2.3水体的自净水体的自净是指水体在流动中或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低的现象。通过化学作用和生物作用对水体中有机物的氧化分解，使污染物质浓度衰减，是水体自净的主要过程。可以用两个相关的水质指标来描述水体的自净过程。一个是生化需氧量BOD，该值越高说明有机物含量越多，水体受污染程度越严重；另一个是水中溶解氧DO，它是维持水生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件。水体的自净是一个比较复杂的过程，影响自净能力的因素有污染物的性质、水体性质、水生生物种类和数量、水面形态、水流要素等。一般在单一污染源的情况下，BOD与DO变化曲线如图2-1所示。图2-1BOD和DO变化曲线2.3饮用水水质与健康2.3.1水中的生物对人体健康的影响水中的生物（主要是微生物）与人体健康关系密切，影响比较大的主要有细菌、病毒、致病原生动物，此外还有藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。2.3.2水中的化学物质对人体健康的影响1、微量元素及其他无机物在人体内凡占体重万分之一以下的元素叫做微量元素，其他无机物就可称常量元素。铁、锌、锰、铬、钼、钴、硒、镍、铜、硅、氟、碘、锶等20多种元素，是人类和动物所必需的微量元素。这些元素大部分都含于自然界的天然水中，饮水是补充这些元素的重要途径之一。硫酸盐、氯化物等浓度过高时，会使水产生令人厌恶的味道，在饮用水中也宜加以限制。2、有机物（1）农药类。水中最常见的农药是有机氯类及有机磷类，或者具有致癌性，能引起食管癌、胃癌、肝癌、肺癌、白血病等。（2）酚类化合物。水中的酚类化合物主要有苯酚、甲苯酚、氯酚、苯二酚等。酚是一种促癌剂，达到一定量就显示出很强的致癌作用。（3）芳香烃类化合物。水中此类物质主要是苯系化合物，包括苯、二甲苯、苯乙烯、氯苯、苯并(a)芘等，能引起造血功能障碍、损伤神经、致癌等后果。3、放射性物质放射性物质通过饮水进入人体内可产生内照射，发放的电离辐射对所有动物都有不同程度的致癌作用，主要引起皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、白血病等。4、消毒剂及消毒副产物向水中投加消毒剂杀灭细菌和病毒的同时，消毒剂本身以及有些消毒剂的副产物也会对人体健康构成威胁。2.3.3水质与地方病许多地方病都与饮用水水质有密切关系。2.4用水水质标准水质标准是用水对象（包括饮用和工业用水对象等）所要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。2.4.1生活饮用水水质标准1、生活饮用水水质标准制定的原则生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水的安全来考虑的，水中不得含有病原微生物；水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；水的感官性状良好。微生物学指标：理想的饮用水不应含有致病微生物和生物。水的感官性状指标和一般化学指标：要求饮用水应呈透明状，不浑浊，无肉眼可见物，无异味异臭及令人不愉快的颜色等。化学指标也与感官性状有关，包括总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物和总溶解性固体等。应从影响水的外观、色、臭和味的角度，规定这些物质的最高容许限值。毒理学指标：饮用水中的有毒化学物质污染带给人们的健康危害不同于微生物污染。一般而言，微生物污染可造成传染病的暴发，而化学污染物引起的健康问题往往是由于与之长期接触所致的有害作用，特别是蓄积性毒物和致癌物的危害更是如此。放射性指标：人类某些实践活动可能使环境中的天然辐射强度有所提高，特别是随着核能的发展和同位素技术的应用，很可能产生放射性物质对水环境的污染问题。因此有必要对饮用水中的放射性指标进行常规监测和评价。除了用水安全这一主要因素外，制定生活饮用水水质标准时也要考虑现实的社会经济发展水平。世界各国和世界卫生组织（WHO）都根据自己的实际情况，制定相应的生活饮用水水质标准。2、世界卫生组织及一些国家和地区的生活饮用水水质标准最具有代表性和权威性的是世界卫生组织（WHO）水质准则，它是世界各国制定本国饮用水水质标准的基础和依据。另外，比较有影响的还有欧共体饮用水指令（EECDirective）和美国安全饮用水法案（SafeDrinkingWaterAct）。世界卫生组织制定水质标准的指导思想是：控制微生物的污染是极端重要的。消毒副产物对健康有潜在的危险性，但较之消毒不完善对健康的风险要小得多。符合“准则”指导值的饮用水就是安全的饮用水（SafeWater）。短时间水质指标检测值超过指导值并不意味着此种饮用水不适宜饮用。在制定化学物质指导值时，既要考虑直接饮用部分，也要考虑沐浴或淋裕时皮肤接触或易挥发性物质通过呼吸道摄入部分。欧共体制定的饮用水水质标准称为EEC饮用水指令。1998年修订的指令（98/83/EEC）列出了48项水质参数。美国联邦环境保护局（USEPA）于1986年颁布了“安全饮用水法案修正案”，规定了实施饮用水水质规则的计划，制定了“国家饮用水基本规则和二级饮用水规则”（NationalPrimaryandSecondaryDrinkingWaterRegulations）。世界各国（地区）基本上以上述3种水质标准为基础，制定本国（地区）的国家（地区）标准。3、我国的生活饮用水水质标准我国生活饮用水的水质标准是随着科学技术的进步和社会发展而与时俱进的。1927年上海市公布了第一个地方性饮用水标准，称为“上海市饮用水清洁标准”，从而成为我国最早制定地方性饮用水标准的城市之一。1937年北京市自来水公司制定了“水质标准表”，包含有11项水质指标；1950年上海市颁布了“上海市自来水水质标准”，有16项指标；1956年我国颁布了第一部“饮用水水质标准”，有15项指标；1976年我国颁布了“生活饮用水卫生标准”（TJ20-76），有23项水质指标；1985年我国颁布了修订的“生活饮用水卫生标准”（GB5749-85），有35项指标。1992年，建设部组织中国城镇供水协会编制了“城市供水行业；2000年技术进步发展规划”。2001年，卫生部颁布了《生活饮用水水质卫生规范》，规定了生活饮用水及其水源水水质卫生要求。该规范将水质指标分为常规检验项目和非常规检验项目两类。生活饮用水的常规检验项目有34项指标（表2-3），非常规检验项目有62项指标(附录一)。2005年，建设部发布了中华人民共和国城镇建设行业标准《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005），规定了城市公共集中式供水企业、自建设施供水和二次供水单位，在其供水和管理范围内的供水水质应达到的要求。该标准共有103项控制指标，其中常规检验项目有42项，非常规检验项目有61项。对于水源水