1.1　水体污染及污水的分类

水体污染是排入水体的污染物质总量超过了水体本身的自净能力，主要是由于人类生活、生产造成的。其主要污染源为工矿企业生产过程产生的废水，城镇居民生活区的生活污水与农业生产过程中产生有机农药污水也对水体产生污染。生活污水是指人类在日常生活中使用过的，并被生活废弃物所污染的水；工业废水是在工矿企业生产过程中使用过的并被生产原料等废料所污染的水。当工业废水污染较轻时，即在生产过程中没有直接参与生产工艺，没有被生产原料严重污染，如只是水温有所上升，这种污水通常称为生产废水，相反，污染严重的水称为生产污水。初期的降水由于冲刷了地表的各种污染物，污染也很大，应做净化处理。生活污水和工业废水的混合污水，称为城市污水。

污水经净化处理后最后的出路为排放水体、灌溉农田和重复利用。排放水体是污水的自然归宿。当污水排入水体后，水体本身具有一定的稀释与净化能力，污染物浓度能得以降低，但也是造成水体污染的重要原因。灌溉农田可以节约水资源，但必须符合灌溉的有关规定，如果用污染超标水灌溉，一则不利于农作物生长，二则污染了地下水或地表水。因此，农业灌溉用水也是水体受到污染的原因之一。

1.1.1　天然水体的类型及杂质的特征

1.天然水体的类型

天然水体按水源的种类可分为地表水和地下水两种，地表水是指经地表径流的江河水及湖泊、水库及海洋水；地下水根据其埋藏条件可为上层滞水、潜水、承压水。

2.天然水中的杂质及其特征

天然地表水体的水质和水量受人类活动影响较大，几乎各种污染物质都可以通过不同途径流入地表水，且向下游汇集。

水是一种很好的溶剂，它不但可以溶解全部的可溶物质，而且一些不溶的悬浮物、胶体和一些生物等均可以存在于水体中，因此，自然界中的各种水源都含有不同成分的杂质。按杂质颗粒的尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三类。以悬浮物形式存在的主要有石灰、石英、石膏及黏土和某些植物；呈胶体状态的有黏土、硅和铁的化合物，以及微生物生命活动的产物，即腐殖质和蛋白质；溶解物质包括碱金属、碱土金属及一些重金属的盐类，还含有一些溶解气体，如氧气、氮气和二氧化碳等。除此之外，还含有大量的有机物质。

1.1.2　水体污染源与污染物

1.水体污染源与污染类型

（1）水体污染源

造成水体污染的因素很多，具体归纳为以下几个方面。

①工业污染源。造成地面水和地下水污染的主要来源是工业污染。在工业生产过程中要消耗大量新鲜水，排出大量废水，其中夹带许多原料、中间产品或成品，例如重金属、有毒化学品、酸碱、有机物、油类、悬浮物、放射性物质等。不同工业、不同产品、不同工艺过程及不同原材料等排出的废水水质、水量差异很大。因此，工业废水具有面广、量大、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理的特点。这些工业污染物如不加妥善处理就大量排入水体，必然对水体造成严重的污染。对人体造成的危害也是十分巨大的。

②生活污染源。人们在生活过程中排出大量的污水，如厨房污水、粪便污水、洗涤污水等。生活污水中含有大量的有机物（占70％）、病原菌、寄生虫卵等，排入水体或渗入地下将造成严重污染。

③其他污染源。雨、雪水淋洗大气中的有毒污染物、冲刷地面污染物后进入水体；农田施用的农药、化肥以及牲畜粪便等农村污水流失到水体中均造成水体的严重污染。此类污水具有面广、分散、难于收集和难于治理的特点。

（2）污染类型

目前人们关注的水污染类型主要有以下几种（见图1.1和图1.2）。

①病原体污染。生活污水、畜禽饲养场污水及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，传播疾病。

②耗氧物质污染。生活污水、食品加工厂和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质，可以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氧气，因而被称为耗氧污染物。如果分解在厌氧条件下进行则使水变黑，产生恶臭物质硫化氢等。

③植物营养物质污染。生活污水和某些工业废水、农业退水及含洗涤剂的污水等，它们经常含有一定量的氮、磷等植物营养物质，水体中含有大量的营养物质，将会引起水体富营养化。

④石油污染。海上石油运输和船舶事故、石油化学工业、海底石油开采、大气中石油烃等的沉降都会使水体（主要是海洋）遭受石油的污染。石油一经排入水体，便浮在水体表面，形成光滑的油膜。油膜覆盖水体表面，阻止氧气进入水体，从而降低水体自净能力。

⑤热污染。工矿企业（电厂等）向水体排放高温废水，使水体温度升高，从而影响了水生生物的生存和水资源的利用。氧气在水中的溶解度随水温的升高而减小。而且，水温升高加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化。

⑥放射性污染。核动力工厂的冷却水、放射性废物的渗漏等都可能造成地下水或地面水的放射性污染。它们浓度很低，但可在生物体内积累，严重时可引起遗传变异或癌症。

⑦有毒化学物质污染。主要是重金属和难分解的有机物质的污染。如矿山废水及冶炼排放的废水中含汞、镉、铬、镍、钴、钡等重金属及人工合成的高分子有机化合物，它们不易消除，可在人体内富集或有致癌等多种危害。

⑧酸、碱、盐污染。生活污水、工矿废水、废气、废渣及海水倒灌都可以产生酸、碱、盐污染，造成酸雨、土壤酸化、水矿化度增高等多种危害。

2.水体中主要污染物的性质及危害

如前所述，污染水体的物质极其复杂，来源甚广，而且各类污染物质之间又相互牵连、相互影响，它们对水质的影响是多方面的（见图1.3和图1.4）。现介绍几种主要污染物及其影响。

（1）固体物质

固体物质包括悬浮固体和溶解固体。

水体受悬浮固体污染后，浊度增加，大大地降低光的穿透能力，妨碍了水的自净作用。其危害主要表现在以下几个方面：

①悬浮固体可能堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡。

②水体中微生物对有机悬浮固体的代谢作用，会消耗水体中的溶解氧。

③悬浮固体中的可沉固体沉积于河底，造成底泥积累与腐化，使水体水质恶化。

④水中的悬浮固体是一些其他污染物的载体，随水漂流迁移。

水体受溶解固体污染后，使溶解性无机盐浓度增加，如作为给水水源，水味涩口，甚至引起腹泻，危害人体健康，故饮用水的溶解固体含量应不高于500mg/L。工业锅炉用水要求更加严格。农田灌溉用水，要求不宜超过1000mg/L，否则会引起土壤板结。

（2）耗氧污染物

①耗氧污染物的概念。水环境中有机污染物的种类繁多，按其对环境质量的影响和污染危害，可粗略分为两大类：一类为耗氧有机物；另一类为有毒有机物。耗氧有机物指动、植物残体和生活污水及某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等易被微生物分解的有机化合物，它们在微生物的作用下最终分解为简单的无机物质、二氧化碳和水等。其分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化，故又称之为耗氧有机物（污染物）。有毒有机污染物指酚、多环芳烃和各种人工合成的具有累积性生物毒性的有机化合物，如多氯联苯、农药等，石油污染物亦可属此类。

②耗氧污染物分解与溶解氧平衡。有机物是水体的重要污染物质。溶解氧（DO）含量是使水体中生态系统保持自然平衡的主要因素之一。溶解氧完全消失或其含量低于某一限值时，就会影响这一生态系统的平衡，甚至能使其遭到完全破坏。水体中溶解氧含量是分析水体环境容量的主要指标。

③耗氧污染物对鱼类的危害。耗氧污染物对水体的危害主要在于对渔业水产资源的破坏方面。水中含有充足的溶解氧是保证鱼类生长、繁殖的必要条件之一，只有极少数的鱼类，如鳝鱼、泥鳅等，在必要时可利用空气中的氧，绝大部分鱼类只能用鳃以水中溶解氧呼吸，维持生命活动。一旦水中溶解氧下降，各种鱼类就要产生不同的反应。当溶解氧不能满足这些鱼类的要求时，它们将力图游离这个缺氧地区，而当溶解氧降至1mg/L时，大部分的鱼类就要窒息而死。

在被耗氧有机物严重污染的水体中，有经济价值的渔产资源遭到破坏，而另一方面，许多适应污水环境的某些生物却得到繁殖。

（3）植物营养物质

氮和磷是重要的植物营养物质，随污水进入水体后，会发生一系列的转化过程。

含氮化合物在水体中的转化分两步进行，这两步转化反应都是在微生物作用下进行的。第一步是有机氮转化为无机氮中的氨氮，也称为氨化过程；第二步是氨化过程产生的NH3转化成亚硝酸盐和硝酸盐，也称为硝化过程。

含磷化合物在水体中的转化水体中，所有的无机磷几乎都是以磷酸盐形式存在的，包括以下几种。

正磷酸盐：；

聚合磷酸盐：。

而有机磷则多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸等形式存在。

水体中的可溶性磷很容易与Ca2+、Fe3+、Al3+等离子生成难溶性沉淀物而沉积于水体底泥中。沉积物中的磷，通过湍流扩散作用再度释放到上层水体中去。或者当沉积物中的可溶性磷大大超过水中的磷的浓度时，则可能再次释放到水层中去。

富营养化这一术语是指营养物质富集的过程及其所引起的后果。富营养化是世界上普遍发生的一种水污染现象（见图1.5和图1.6）。富营养化作为一个自然过程，它是湖泊分类与演化方面的一个概念。富营养化就是水体衰老的一种表现。在自然界物质的正常循环过程中，即湖泊演化过程中，逐渐积累起来的淤泥、有机质使得湖泊演变成沼泽地，然后由沼泽地变为平地。所有湖泊都要经过一个衰老退化过程。

水体的富营养化现象，不仅发生在湖泊水库中，也发生在河口、海湾等缓流水体中，在水流急速的河流中发生较少。

人类活动的影响大大加速了水体（缓流水体）富营养化过程。这种情况下的富营养化亦称为人为富营养化。这是由于生活污水、工业废水尤其是农业径流所携带的植物所需要的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，导致藻类及其他浮游生物急剧和过量地生长，藻类死亡后其分解作用大大降低了水体中溶解氧的含量而形成厌氧条件，使水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。而且，水中藻类的优势种属也往往由硅藻、绿藻转为蓝藻，这种藻类不适宜作饵料，其分解产物往往具有毒性，并给水体带来不良气味。

人为富营养化过程严重地降低了水质，使其很难达到娱乐用水、城市用水及工农业用水的标准，使水体的可用率大大下降。

（4）氰化物

水体中的氰化物主要来源于工业企业排放的含氰废水，如电镀废水、煤气洗涤废水、化工厂的含氰废水及选矿废水等。在常见的电镀液配方中，镀锌液中含NaCN80～120/L，镀铜液含NaCN12～18/L，镀gg银液含NaCN40～60g/L。当电镀后漂洗镀件时，含氰物随漂洗水排出。焦炉和高炉的煤气洗涤废水中碳与氨或甲烷与氨化合生成氰化物。在生产氰化物的废水中及用氰化物抑制剂的选矿废水中都含有高浓度的氰。

（5）氯化物

人们使用的有机物有上千种，其中污染广泛的是多氯联苯和有机氯。

多氯联苯是一氯联苯、二氯联苯、三氯联苯等的通称。多氯联苯微溶于水，大部分以浑浊状态存在或吸附于微粒物质上，它具有脂溶性，能大量溶解于水面的油膜中。它的相对密度大于1，故除少量溶解于油膜中外，大部分会逐渐沉积水底。由于多氯联苯化学性质稳定，不易氧化、水解，并难于生化分解，所以多氯联苯可长期存在于水中。

多氯联苯的毒性与它的成分有关，含氯原子越多的组分，越易在人体脂肪组织和器官中蓄积。其毒性表现为：影响皮肤、神经、肝脏、破坏钙的代谢，导致骨骼、牙齿的损害，并有恶性、慢性致癌和遗传变异的可能性。

有机氯农药是疏水性亲油物质，能够为胶体颗粒和油粒所吸附并随其在水中扩散。水生生物对有机氯农药有很强的富集能力，通过食物链，有机氯农药进入人体，累积在脂肪含量高的组织中，达到一定浓度后，即显示出对人体的毒害作用。

有机氯农药的污染是世界性的，从水体中的浮游生物到鱼类，从家禽、家畜到野生动物体内，几乎都可以测出有机氯农药。

（6）病原微生物污染及危害

污水会带给水体大量有机物，造成细菌存活的环境，同时带入大量病原菌、寄生虫卵和病毒等。病原菌污染的特点是数量多、分布广、存活时间长、繁殖速度快、随水流传播疾病。由于卫生保健事业的发展，传染病虽已得到有效控制，但对人类的潜在威胁仍然存在，必须高度重视病原菌的污染，特别是在传染病流行的时期。

污水的危害如图1.7至图1.11所示。