2.3 水体的有机化合物污染

水体的有机化合物污染主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放的含有大量有机物的废水所造成的污染。这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，就会使氧化作用停止，开始有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境并毒害水生生物。

2.3.1 有机物污染程度的指标

（1）生化需氧量（BOD）

地面水体中微生物分解有机物的过程中消耗水中的溶解氧的量，称生化需氧量（biochemical oxygen demand），通常记为BOD。BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量，以每升水中消耗溶解氧的毫克数来表示。BOD小于1 mg/L表示水体清洁；大于3 mg/L表示已受到有机物的污染。但BOD的测定时间长，对于毒性大的废水，因微生物活动受到抑制，从而难以准确测定。

（2）化学需氧量（COD）

水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，称为化学需氧量（chemical oxygen demand），通常记为COD，以每升水样消耗氧的毫克数表示。水中各种有机物进行化学氧化反应的难易程度是不同的，因此，化学需氧量只表示在规定条件下，水中可被氧化物质的需氧量的总和。

（3）总有机碳量（TOC）与总需氧量（TOD）

TOC和TOD都是用化学燃烧法测定，前者的测定结果以碳表示，后者则以氧表示需氧有机物的含量。由于测定时的耗氧过程不同，而且各种水中有机物成分不同，生化过程差别也较大，所以各种水质之间，TOC或TOD与BOD，不存在固定的相关关系。

（4）溶解氧（DO）

水中溶解氧（dissolved oxygen）是水质的重要指标之一。水中溶解氧含量受到两种作用的影响：一种是使DO下降的耗氧作用，包括耗氧有机物降解的耗氧、生物呼吸耗氧等；另一种是使DO增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解、水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。

2.3.2 有机物污染物的降解

水体中有些物质（如碳水化合物、脂肪、蛋白质等）比较容易降解。有些物质（如有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等）较难降解。

（1）碳水化合物的降解

碳水化合物的降解是由多糖先逐级水解为单糖，再经生物氧化生成丙酮酸（糖解过程）。丙酮酸在有氧条件和辅酶A的帮助下，可被氧化为二氧化碳和水。若上述糖解过程得到的丙酮酸在无氧条件时不能完全氧化，可在各种细菌帮助下充当受氢体进行所谓的发酵，产生各种有机酸、醇、酮等化合物。上述发酵产物可在甲烷菌（污水和污泥中大量存在）的促成下继续无氧氧化，产生甲烷。这个过程称为甲烷发酵。甲烷发酵是有机物在无氧条件下降解的最终阶段。

（2）脂肪与油的降解

脂肪与油也是只含碳、氢和氧三种元素的有机物。它们的降解也是首先发生水解，生成甘油及各种脂肪酸。

（3）蛋白质的降解

蛋白质分子中除碳、氢、氧外，还有氮、磷、硫等元素。蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物，含有羧基、氨基，由肽键连接起来。它的降解首先是在水解酶作用下，蛋白质分子中肽键断开形成氨基酸，然后氨基酸在有氧或无氧条件下进行分解，其反应形式有多种，大致是通过氧化还原、水解等反应，单独发生或同时发生脱氨、脱碳、脱羧。

（4）合成洗涤剂的降解

最初投入使用的合成洗涤剂，其主要成分是烷基苯磺酸盐ABS型合成物。由于烷基上有支链，特别是含有极难降解的季碳，因而很难为环境所降解。目前使用烷基苯磺酸盐LAS型化合物，在好氧条件下能被微生物降解，成为含有5～6个碳链的不发泡的物质。合成洗涤剂对环境的影响除发泡问题外，其中的磷酸盐是造成水体富营养化的因素之一。

（5）石油的降解

石油是由链烃、环烷烃、芳香烃和杂环化合物等结构不同、相对分子质量不等的物质组成的混合物。排入水体的石油浮在水面，水面油膜在光和微量元素的作用下发生光化学氧化反应，这是石油降解的主要途径。水中微生物在降解石油烃方面起着重要作用。

（6）多氯联苯（PCB）的降解

据报道，一氯联苯（MCB）生物降解时产生氯苯甲酸，二氯联苯（2-MCB）的降解产物是二氯苯甲酸。氯苯甲酸还会继续降解，但其速度是缓慢的。

（7）多环芳烃（PAH）的降解

由于多环芳烃具有脂溶性而难溶于水，故进入水体的PAH主要被吸附在水体的悬浮物、水生生物或沉积物上，而最终沉入底泥，这是它们在水体中存在的主要形式。溶解于天然水体的多环芳烃浓度较低，为0.001～10μg/L。光氧化是水环境中PAH分解的重要方式。